Pouvez-vous imaginer la situation où le nez de l'avion se détache soudainement pendant le vol ?
En 2007, un avion de chasse F-15 de l'US Air Force a eu une scène aussi palpitante lors d'une simulation de bataille aérienne. L'accident a provoqué un échouement à grande échelle des avions de chasse américains F-15, et les résultats de l'enquête ont montré que l'accident avait été causé par la fatigue d'une lisse métallique de l'avion.
Par coïncidence, en 2002, un avion de passagers Boeing 747 volant de Taïwan à Hong Kong s'est désintégré et s'est écrasé dans les eaux près de Penghu, tuant un total de 225 personnes, y compris des membres d'équipage. Des enquêtes ultérieures ont conclu que de graves fissures de fatigue du métal se sont produites dans une peau réparée de l'avion, ce qui a provoqué la chute de la queue et a finalement provoqué la désintégration de l'avion en raison de la perte de pression dans la cabine.
En voyant cela, de nombreux amis seront perplexes : les gens se fatiguent quand ils sont fatigués, alors comment le métal peut-il se fatiguer ?
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Séparation du nez et du fuselage de l'avion de chasse F-15 et processus d'éjection du pilote hors de la cabine
Le processus de séparation du nez du chasseur F-15 du fuselage et d'éjection du pilote hors de la cabine :
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L'accident de vol de F-15 a été causé par la fatigue du cordage sur la photo
L'expérience de la vie nous dit qu'il est très difficile de casser le fil à la main, mais il est facile de le casser s'il est plié plusieurs fois.
Cela montre que même si la force externe changeant à plusieurs reprises est beaucoup plus petite que la force constante qui peut directement arracher le métal, elle affaiblira progressivement ses propriétés mécaniques et finira par le détruire.
Ce phénomène du métal est très similaire à la fatigue des personnes soumises à un travail de longue durée, et les scientifiques l'appellent vivement "fatigue du métal".
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Exemple de fatigue du métal
Bien que de nombreuses personnes n'aient jamais entendu parler de la fatigue du métal, elle est largement présente dans la vie quotidienne des gens, provoquant souvent des accidents inattendus et graves. On estime qu'environ 90 % des accidents mécaniques sont liés à la fatigue du métal.
Pourquoi le métal apparemment dur se fatigue-t-il ?
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Comme le dit le proverbe, "l'or n'a pas de couleur, mais le jade blanc a de légers défauts". Les métaux que nous utilisons actuellement ne sont pas parfaits. Lors du traitement ou de l'utilisation, les métaux auront toujours des défauts, tels que des impuretés ou des trous à l'intérieur, des rayures sur la surface, etc. Ces défauts ne sont souvent que de l'ordre du micron, difficiles à observer à l'œil nu. Si une tension constante est appliquée au métal, ils ne sont pas sujets aux fissures.
Cependant, si la force externe change à plusieurs reprises, parfois c'est de la tension et parfois c'est de la pression, une partie de l'énergie sera convertie en chaleur et accumulée à l'intérieur du métal. Une fois qu'il dépasse une certaine limite, le métal rompra facilement les liaisons chimiques entre les atomes au niveau du défaut, entraînant des dommages structurels. fissuration.
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▲ Défauts métalliques observés au microscope et processus de fissuration par fatigue du métal à partir des défauts
Si une personne est trop fatiguée, cela causera souvent des maladies ou même la mort. Si le métal est fatigué, il fera plus de mal et causera même des pertes de groupe.
En plus des accidents de vol mentionnés ci-dessus, les navires, les trains, les ponts, les voitures, etc. sont également souvent causés par des catastrophes de fatigue du métal. Pendant la Seconde Guerre mondiale, près de 1 000 accident de fatigue du métal s'est produit sur 5 000 cargos aux États-Unis, et plus de 200 cargos étaient complètement hors service ; en 1998, un train circulant à grande vitesse en Allemagne déraille à cause de la fatigue et de la rupture des pneus des roues, tuant plus de 100 personnes...
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▲En 1998, l'accident de train le plus grave de l'histoire allemande a été causé par la rupture par fatigue du pneu de la roue
Étant donné que la fatigue du métal est le résultat de l'action répétée à long terme de petites forces externes, le métal ne présente fondamentalement aucune déformation plastique évidente avant la fissuration, il est donc souvent difficile de détecter la fatigue du métal à l'avance.
Sommes-nous impuissants face à la fatigue du métal ?
Grâce aux efforts inlassables des scientifiques, il existe de nombreuses méthodes pour détecter la fatigue des métaux. Les ultrasons, les infrarouges, les rayons gamma, etc. peuvent tous effectuer un examen physique des métaux.
Des scientifiques japonais ont également inventé une peinture spéciale mélangée à de la poudre de titanate de plomb. Lorsque le métal est frappé, un courant circule à travers le film de peinture sur la surface métallique, et l'amplitude du courant est liée au degré de fatigue du métal. En mesurant cela Afin de réduire la survenue d'accidents de fatigue des métaux, les scientifiques ont également fait de gros efforts dans la préparation et l'utilisation des métaux.
Presque toutes les machines avec lesquelles nous entrons en contact dans la vie sont faites d'alliages et utilisent rarement un seul métal. En effet, plusieurs substances de l'alliage peuvent remplir les espaces entre elles, améliorant efficacement la capacité du métal à résister à la fatigue.
Lors du traitement et de l'utilisation de pièces métalliques, le fait de garder la surface propre et à l'écart des environnements corrosifs peut également réduire efficacement l'apparition de la fatigue.
Cependant, en raison de la complexité des facteurs d'influence, il est encore impossible d'éviter complètement la fatigue du métal, et les scientifiques ont encore un long chemin à parcourir.
