材料疲劳-汽车安全的大敌

汽车故障的原因有千百种,其中有一种是使用者根本无法控制的,这就是由材料疲劳引起的结构件失效。粗大结实的钢铁也会“疲劳”?确实如此。

什么是金属材料的疲劳?零件在受到超强作用力时可以发生变形或断裂,就像人体遭受袭击时可以发生骨折,但这不是疲劳破坏。疲劳失效是指材料在正常工作情况下,在长期反复作用的应力下所发生的性能变化。这些应力的大小并没有超出材料能够承受的范围,但是长期反复的作用就会引起材料的疲劳。材料的疲劳破坏并不是一开始就会被察觉的,它是一个缓慢的发展过程。例如一条发动机曲轴可以在投入运行时间不太长的时候就产生很小的疲劳裂纹,这些肉眼看不出来的裂纹会不断扩大,直到有一天曲轴忽然断裂。就像人由于长期工作积累的疲劳而一朝病倒。

人类付出昂贵的代价才获得了对材料疲劳的认识。二次大战后,英国的德-哈维兰飞机公司设计制造了彗星号民用喷气飞机,经过一年使用,1953年5月2日一架彗星号客机从印度加尔各答机场起飞后不久在半空中解体;1954年1月10日,另一架彗星号在地中海上空爆炸;不到3个月,又一架彗星号在罗马起飞后在空中爆炸。为了找到事故的原因,英国皇家航空研究院的工程师进行了大量的研究工作,终于确认罪魁祸首是座舱的疲劳裂纹。

现代的机械设计已经广泛采用“疲劳寿命”方法,设计阶段已经充分考虑了材料的疲劳问题。但是,正如人体的疲劳因人而异,机器的疲劳是因机而异的。同一种型号的汽车,发生疲劳破坏的情况可能相差很远。有的到了报废的年限,疲劳程度还不太严重;有的尚在寿命期限内,却发生了疲劳破坏。不同的使用方式也会导致机器不同的疲劳状态。例如同一品种的富康车,做出租车与做私家车用,几年下来其车辆的运行状态就会有重大差别。为了避免疲劳破坏,要严格按照各类保养和修理期限对汽车进行检查,以便及时发现潜在的危险。

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