التعب المعدني هو عملية التراكم التدريجي للأضرار المجهرية في الهيكل المعدني تحت تأثير العوامل الخارجية ، والتي تتطور إلى عوامل أكبر وأكبر. هذا حدث متكرر يمكن أن يؤدي إلى نتائج كارثية للغاية.
كشف ووصف الظاهرة
كان رائد هذه الظاهرة مهندس التعدين الألماني فيلهلم ألبرت ، الذي وصف في عام 1829 تآكل المعدن بناءً على نتائج تجاربه باستخدام مثال الانحناءات المتكررة لوصلات سلاسل روافع المناجم على آلة تجريبية قام بتطويرها. ومع ذلك ، لم يتم تقديم مصطلح "التعب المعدني" إلا في عام 1839 من قبل العالم الفرنسي جان فيكتور بونسيليه ، الذي وصف انخفاض قوة الهياكل الفولاذية تحت تأثير الضغوط الدورية.
بعد ذلك بقليل ، قدم المهندس الألماني August Wöller مساهمة في نظرية إجهاد المعادن ، وكذلك في تصميم الهياكل المعدنية المعرضة لضغوط دورية ، ونشر في 1858-1870 نتائج التجارب مع الحديد والصلب في ظل ظروف التوتر المتكرر. -ضغط. تم عرض نتائج بحثه في عام 1874 بيانياً في شكل جداول بواسطة المهندس المعماري الألماني لويس سبانجينبيرج. منذ ذلك الحين ، يُطلق على التمثيل المرئي للعلاقة التي تم الحصول عليها بين اتساعات إجهاد الدورة وعدد الدورات قبل تدمير الهيكل المعدني مخطط فولر.
منذ ذلك الحين ، تلقت ظاهرة التعب المعدني تعريفها الواضح على أنها عملية التراكم بمرور الوقت للضرر الذي يلحق بالهيكل المعدني تحت تأثير الضغوط المتناوبة (الدورية عادة) ، مما يؤدي إلى تغيير في خصائص الهيكل ، تشكيل تشققات فيه ، وتطورها التدريجي والتدمير اللاحق للمادة.
عواقب التعب المعدني
يمكن أن يؤدي التعب التدريجي للمعادن إلى تدمير الهياكل المعدنية. كقاعدة عامة ، يحدث هذا أثناء تشغيلهم (عند تنفيذ أقصى حمل على الآليات) ، مما قد يؤدي إلى وقوع حوادث وكوارث ، بما في ذلك الخسائر البشرية. أمثلة لبعض أشهر الحوادث:
- كارثة سكة حديد فرساي في عام 1842 ، مما أدى إلى وفاة 55 شخصًا (كان السبب كسرًا مرهقًا بمحور القاطرة).
- تحطم القطار الكهربائي عالي السرعة ICE بالقرب من بلدية Eschede في ألمانيا في عام 1998 ، مما أسفر عن مقتل 101 شخص وإصابة 88 (بسرعة 200 كم / ساعة ، انفجر إطار العجلة في القطار).
- حادث في Sayano-Shushenskaya HPP في عام 2009 (كان السبب هو التلف الناتج عن التعب في نقاط التركيب للوحدة الكهرومائية بالمحطة ، بما في ذلك غطاء التوربينات).
منع تعب المعادن
عادة ما يتم منع إجهاد المعادن عن طريق تعديل أجزاء من الهيكل المعدني لتجنب التحميل الدوري ، أو عن طريق استبدال المواد المستخدمة في الهيكل بمواد أقل عرضة للتعب. أيضًا ، يتم توفير زيادة ملحوظة في تحمل الهيكل من خلال بعض طرق المعالجة الكيميائية الحرارية للمعادن (النيترة ، النيترو كربنة ، إلخ). طريقة أخرى لمنع إجهاد المعادن هي الرش الحراري ، مما يخلق ضغطًا ضاغطًا على سطح المادة ، مما يساعد على حماية الأجزاء المعدنية من الكسر.
