由材料疲劳和我们从中学到的东西引起的5灾难
凡尔赛火车相撞(1842年
1842年5月8日下午,路易-菲力浦一世国王的生日庆祝活动刚刚在凡尔赛结束。数以百计的观众挤进了数不清的车厢,车厢太多了,需要两个火车头才能拉动。在火车返回巴黎的路上,车头的车轴断了,导致火车脱轨。在连锁反应中,由于火车头的着火盒散落开来,许多车厢相互堆叠着火。大多数估计认为,事故和随后的火灾造成55人死亡。当时乘客门锁的惯例可能也是一个原因。
凡尔赛火车相撞事件在法国尚属首次,并登上了世界新闻头条。事故发生的那段时间,人们对金属疲劳和随时间推移而发生的整体退化还没有很好地了解,这导致了普通民众的恐惧和困惑。铁路公司、政府机构和学者们都开始仔细研究并从中吸取教训,以防止未来的灾难,并恢复公众对年轻铁路系统的信任,认为它是一种安全可靠的交通工具。乐动体育网址多少
William Rankine和8月Wöhler只是众多研究人员中的少数几年,致力于推进火车桥的设计,测试和维护。因此,历史学家们认为凡尔赛事故是将严重的人类兴趣和研究的开始标记为疲劳和骨折力学领域,这使得设计和制造更安全,更耐用的商品和组件。
4阶段的疲劳和断裂力学
1.裂纹成核2。第一阶段裂纹生长第二阶段裂纹扩展Ultimage韧性失败波士顿糖蜜灾难,1919年
1919年1月15日,一个230万加仑的油箱装满了汽油糖蜜在波士顿北端坍塌社区。目击者称听到了听起来像枪声,铆钉从50英尺高的坦克。坍塌产生了糖蜜海浪高达25英尺,时速可达35英里在它的峰顶。强大的波浪损坏的钢高架铁轨上的大梁被清扫地基上的多栋建筑,还有淹没了无数的城市街区。
随后进行了全面的调查,将许多因素带到了表面。之一最关键的因素是坦克的疏忽和年久失修的状况发生崩溃时。报告说,基本泄漏和压力测试是在水箱投入使用前忽略了。报道还指出当水箱被填满后,漏水的情况非常严重,以至于它不得不被漆成棕色,以掩盖缺陷。
尽管如此,坦克仍然在服役。崩塌后的观察证据表明,崩塌的根本原因起源于一个圆筒形水箱底部的人孔盖,这里是环向应力集中的地方最高。分析认为,在井盖附近产生了疲劳裂纹,并逐渐发展为疲劳裂纹故障前的临界长度。其他因素包括发酵油箱和温度的急剧上升,这两种情况都会导致内部油箱的压力大幅度上升。
德哈维兰彗星飞机坠毁,1954年
哈维兰彗星是世界上第一架商用喷气式飞机,由大不列颠及来的哈希兰。彗星是英国的冠军成就并进一步提高了他们在世界范围内的航空优势,直到第一批致命的事故最终归因于金属疲劳。
1954年1月,BOAC航班781经历了爆炸性减压从罗马到伦敦的地中海航线。35名乘客和机组人员全部遇难所有彗星飞机都立即接地。经过广泛的搜索和恢复任务结束后,官员们开始检查打捞上来的飞机。很明显,飞机飞机在半空中解体,官员们最初认为是发动机涡轮爆炸事故造成的。所有的“彗星”号飞机都进行了涡轮改造再一次被允许飞行。
在获准起飞几周后,另一架彗星飞机,南非航空公司201航班在地中海上空经历了爆炸减压罗马到约翰内斯堡。21名乘客和机组人员再次遇难。这一事件这使得调查人员开始质疑他们的假设,即涡轮机爆炸是罪魁祸首减压。
在对两次飞行进行了多年的广泛调查后,确定了这种金属由设计缺陷引起的疲劳最终导致了爆炸减压实例。金属疲劳源于用于导航的前窗附近。几个观察其影响因素。首先,方形窗的设计引起了窗角的应力集中程度极高。事实上,计算显示高达70%的飞机在压力下的极限应力集中在飞机窗户的角落。第二,窗户周围的支撑铆接而不是胶合,原本指定,铆钉孔引起疲劳重复增压循环后,裂纹开始。
这些事故的调查结果被用于彻底修改航空要求客舱的力量。此外,在飞机上消除了尖锐点和边缘设计,努力减少应力集中。
Alexander L. Kielland石油平台,1980年
1980年3月27日,石油钻井平台亚历山大l基兰号(Alexander L. Kielland)驻扎在北海的挪威水域。据报道,“泰坦尼克号”发生“剧烈断裂”时,船上200多名工人正在休息。钻机突然倾斜成30度角。钻机的6根锚索中有5根已经断裂,剩下的最后一根锚索支撑着巨大的应力水平。在最后一根电缆断裂、钻机完全倾覆之前,钻机在这个位置保持相对稳定的时间很短。超过120名工人在这起翻船事故中丧生,这是自二战以来挪威海域发生的最严重的灾难。
随后的调查能够将当晚发生的事件拼凑起来,并确定坍塌的起因是钻机的一个结构支撑疲劳开裂。裂纹随后追踪到一个小的6毫米角焊缝,连接一个非承载法兰板到支撑。角焊缝形状差,冷裂明显,导致疲劳强度显著降低。法兰板也被显著的层状撕裂削弱,增加了应力集中。北海钻井平台所经历的周期性压力进一步加剧了这种情况。
埃舍德火车灾难,1998年
1998年6月3日,一列从慕尼黑开往汉堡的高速火车发生脱轨,原因是其中一个火车轮子失灵,引发连锁反应,导致一座桥倒塌,十几节火车车厢脱轨。
第一节车厢的一个钢轮胎失效后引发了连锁反应,从火车上释放出来,嵌入了第一节车厢的地板。当火车通过一个开关时,嵌入的轮胎撞击开关的导轨,导致导轨也嵌入火车,从而抬高了火车的车轴关闭赛道。当火车接近第二个开关时,其中一个脱轨轮击中开关,改变其设置。这导致汽车#3的后轴被拉到平行轨道上,猛烈地剥夺了汽车,该汽车撞击并摧毁了立交桥的主要支撑件。几辆车,以120英里/小时行驶,撞到桥梁,直到它完全坍塌,阻挡整个轨道。剩下的汽车全速达到碎石,造成大堆积。
据报道,共有101人死亡,近100人受伤。除其他因素外,调查人员确定,车轮的设计有缺陷,在实施前缺乏充分的验证测试。工程师们在轮胎和轮体之间放置了一个橡胶阻尼环,以减少巡航时的振动。这在几个方面导致了疲劳易感性的增加:
- 车轮转动时,轮胎被压扁成一个椭圆形每一次革命(在一个典型的一天大约50万次服务),具有相应的疲劳效应。
- 与纯整体车轮设计相比,裂纹也可能在轮胎内部形成。
- 当轮胎因磨损而变薄时,动力就会夸张,导致裂纹增长。
- 平坦的斑点和隆起或肿胀的轮胎极大地增加了动态力作用在总成上,大大加速了磨损。
其他导致事故的因素包括维修不当(记录显示,这个特殊的轮子在事故发生前几次未能通过检查,尽管它从未被更换过)、桥梁设计(没有设计跨距)、由于灾难,所有类似设计的车轮都被整体式车轮所取代。
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