金属疲劳案例

金属材料在原料加工过程中容易带来气孔、分层和杂质等原始缺陷，在后期的实际应用中，极易产生疲劳损伤。如果不能及时发现并定位疲劳损伤结构，将使得损伤累积扩展进而引发材料结构发生断裂，造成难以估量的损失。先来看一些案例。

1、2004年日本美浜核电站事故

美浜核电站座落于东京西部大约320公里的福井县，1976年投入运营，1991年至2003年曾发生过几次与核有关的小事故。2004年8月9日，涡轮所在建筑内连接3号反应堆的水管在工人们准备进行例行安全检查时突然爆裂。虽然并未导致核泄漏，但蒸汽爆发还是导致5名工人死亡，数十人受伤。2006年，美浜核电站又发生火灾，导致两名工人死亡，事故原因主要是蒸汽发生器内细管的金属疲劳。

2、1998年德国ICE城际列车脱轨事件

1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了第二次世界大战后德国最为惨重的列车脱轨行车事故。该列车由两辆机车和12辆拖车组成，事故发生后，12辆拖车全部脱轨。造成100人死亡，88人重伤。

经过调查小组的不懈努力，发现导致事故的是一只发生疲劳断裂的车轮钢圈，火车车轮在转动时会承受极大的重量而略微收缩，以支撑沉重的车体，这种反复的收缩导致了车轮钢圈的疲劳，然而当时并未引起工程师的重视，这才导致了这次悲剧。

3、日本航空123号班机空难事件

1985年8月12日，飞机编号为JA8119的波音747-100SR型班机搭载509名乘客及15名机组员，从日本东京的羽田机场起飞，预定飞往大阪伊丹机场。在御巢鹰山区附近的高天原山(距离东京约100公里)处坠毁，520人罹难。

日本官方的航空与铁道事故调查委员会经过调查后，做出三点结论，其中一点指出“该飞机曾损伤机尾，受损后波音公司没有妥善修补，正常需要二排铆钉，但维修人员只是将损伤的部分补了排铆钉，所以增加了接合点附近金属蒙皮所承受的剪力，使该处累积了金属疲劳的现象”。

细看这些事故，其中都出现了“金属疲劳”这个词的身影，那么，金属疲劳到底是怎么回事?

金属“疲劳”一词，最早是由德国科学家沃勒发现的，19世纪50年代，沃勒就发现了表现金属疲劳特性的曲线，并提出了疲劳极限的概念。

为了说明金属材料疲劳的概念，我们取一枚曲别针，把它用手指头掰直。不用任何工具，你试用手指把它拉断，试试看，即使你使尽最大的力气，不行吧。可是你只要把它来回弯曲几次，曲别针便会轻易地弄断。

这个现象说明，金属材料在恒定的力作用下比起变化的力作用下有较大的强度。在变化大小的力作用下，虽然这些力远没有达到平常恒力作用下使材料破坏的程度，材料却破坏了。这种现象就称为金属的疲劳破坏。