Titanic失效分析

发布 2022-10-28 18:51:28 阅读 8242

泰坦尼克号的失效模式、机理、缺陷与起因的关系。

陈天斌。泰坦尼克号是20世纪初世界上最大的豪华游轮。

它长260m、宽28m、高51m、吨位46328t,可载客3000多人,总耗资7500万英镑。船体结构的设计采用了双壳层和十六个相互隔离的水密舱等安全措施,因而当时被认为是一艘“永不沉没的”巨轮。

它的**航是在2023年4月10日从英国南安普顿出发前往纽约的,航速为22节,但4月14日晚11:40分在北大西洋与一块漂浮的大冰山相撞,由于船体左侧六个水密舱全部破裂进水,2小时47分后就沉没了。

船上共有2208人,仅705人获救,1503人葬生海底,这是迄今为止世界上发生的最大的海事事故。

图1 泰坦尼克号**航线图。

图2 泰坦尼克号的沉没过程。

坦尼克号船板备用件的性能检验。

图 3 泰坦尼克号船板的金相组织和冲击断口。

事故调查结论。

在对泰坦尼克号船板备用件进行材料性能检验后,发现存在大量的mns夹杂物, 纵横向韧脆转变温度分别是℃ 而当时的水温是 -2℃。脆性转变温度通常在晶体结构是体心立方的材料中发生,对于面心立方结构的材料,由于屈服应力与温度几乎没有关系,即使在能够达到的最低温度,滑移也是先于脆性分离发生。由此可以推断出该材料产生沿晶界断裂裂纹,晶界往往是析出相、夹杂物和元素偏析较集中的地方,因此,晶界强度收到削弱。

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可以推定, 泰坦尼克号与冰山相撞时的失效特征是脆性断裂 (失效模式),这是因为船板和铆钉都含有大量的mns夹杂物及其他超标有害元素p等。船板在冰山的撞击下夹杂物处就引发了许多裂纹 (失效缺陷),这些裂纹随后在海浪的持续作用下发生了快速疲劳扩展 (失效机理) ,最终导致了船体的断裂。

因此,泰坦尼克号的失效是由船板和铆钉内大量的mns 夹杂物和冰山撞击力的相互作用下发生的疲劳脆性断裂而引起的 (失效起因)。

文章部分引用复旦大学杨振国教授)

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