Acidente de fratura em engenharia
(1) Em 1969, durante o treinamento de voo, a asa esquerda de uma aeronave F-111 dos EUA caiu e caiu, enquanto realizava um exercício de recuperação de lançamento de bomba. Apesar de a velocidade de vôo, peso total, sobrecarga e outros indicadores terem sido significativamente inferiores aos indicadores de projeto, a asa ainda se separou da aeronave.
Uma inspeção e análise revelaram que o pivô da asa estava com defeito devido ao tratamento térmico inadequado durante o processo de fabricação. Apesar da falta de inspeções, a fissura continuou a expandir-se sob carga de fadiga, levando a danos de baixa tensão.
(2) Durante a Segunda Guerra Mundial, os Estados Unidos produziram 2.500 navios gratuitos, dos quais 700 foram seriamente danificados e 145 foram divididos em duas seções. Surpreendentemente, alguns destes incidentes ocorreram em mar calmo, apesar de todos os navios serem feitos de materiais de alta resistência.
Após análise das causas dos danos, descobriu-se que as tensões na junta soldada estavam concentradas e a resistência ao impacto foi reduzida devido à queda de temperatura, o que tornou a estrutura do navio vulnerável a fraturas.
(3) A ponte felina na Bélgica foi dividida em três secções em 1938.
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O que é mecânica da fratura?
Um número significativo de estudos indica que as fraturas frágeis são sempre causadas por macrofissuras e, na maioria das vezes, a existência de tais fissuras nas estruturas é inevitável.
A resistência de um material com fissuras depende da resistência do material à propagação de fissuras, que é determinada pelas suas propriedades internas.
O campo de tensões e deformações ao redor da ponta da trinca, bem como a lei de propagação da trinca, são estudados usando teorias elásticas e plásticas e uma nova tecnologia de testes conhecida como mecânica da fratura.
Processo de fratura de componente
(1) Geração de crack:
- Macro e microfissuras são geradas em pontos de concentração de tensão em uma estrutura devido a fatores ambientais como fadiga, corrosão, tensão e temperatura.
- Podem existir defeitos no próprio material.
- Rachaduras também podem ocorrer durante a produção e processamento.
(2) Propagação subcrítica de fissuras:
Sob a influência do meio ambiente, as macromicrofissuras se expandem gradual e lentamente durante a manutenção do componente.
(3) Iniciação de crack:
Sob a ação do estresse, a trinca se expande gradualmente até atingir o comprimento crítico e o componente perde repentinamente a estabilidade.
(4) Propagação de fissuras:
Fissuras instáveis se propagam em alta velocidade, podendo atingir 1/4 da velocidade do som no material.
(5) Parada de rachadura:
Depois que a fissura fica instável, ela pode passar por toda a estrutura e destruir as partes estruturais;
Ou a rachadura para sob certas condições.
Classificação da mecânica da fratura
A mecânica da fratura pode ser dividida em mecânica da fratura macroscópica e mecânica da fratura microscópica, enquanto a mecânica da fratura macroscópica pode ser dividida em mecânica da fratura elástica linear, mecânica da fratura elástico-plástica, dinâmica da fratura, mecânica da fratura de interface.
Objetivo da mecânica da fratura
A mecânica da fratura estuda as diferentes etapas do processo de fratura. Com base em numerosos experimentos, ele examina a resistência à fratura de materiais contendo trincas e as leis que regem a geração, propagação, instabilidade e retenção de trincas. Este campo fornece informações valiosas para um design de produto mais seguro.
