材料力学论文——“泰坦尼克”号沉没事故的案例分析 {前言：本科生材料力学作业及论文可以用到。欢迎借鉴，大篇幅抄袭有风险} 众所周知，“泰坦尼克”号沉没事件是人类历史上最严重的海难事故之一。1912年4月14日晚，号称“永不沉没”的当时世界第一豪华游轮“泰坦尼克”号，在北大西洋洋面上撞上了冰山而沉入海底。1500多人在此次事故中丧生。这场悲剧即便已经过去了一百多年，回想起来仍然令人扼腕叹息。而从材料力学的角度，分析此次事故的原因，还是能够找到非常多的经验教训的。 一．事故背景——船速太快 “泰坦尼克”号的重量约为46000吨，当时航行速度是22.3节（约41.3km/h），很大程度的超出了夜间海面航行的安全速度。这样快的速度与巨大的质量，形成了巨大的动量，使得船体在与冰山碰撞时产生了极大的冲击力，并在碰撞处形成巨大的局部应力。 二．碰撞前——躲避方向错误 发现冰山后，船员立即作出躲避措施，大副下达了“左满舵、全船推进器紧急倒退”这两个指令。后来证实，第二个指令“减速”是正确的选择，而第一个命令“左满舵”是一个致命的错误。“泰坦尼克”号的设计上，船底被分成一个个防漏隔舱，即便4个防漏隔舱灌满海水船身依然可以保持不沉没，多于4个则不行。大副下令37秒后，”泰坦尼克”号与冰山相撞。碰撞不是发生在船头正面，而是侧面的右舷。 船头的钢板比较厚，而且下方只有一个防漏隔舱，如果正面撞击冰山，即便船头撞毁也不会发生沉没的事故。 但“左满舵”后，船体没能躲开冰山，右舷与冰山相撞，并且被剖开了一道长达93m的巨大口子。这道大口子横亘6个防漏隔舱，超过了船体的防沉极限。海水汹涌灌入，并且随着船的向前倾斜漫过一个个隔舱，使得船体重力越来越大过浮力。这时候，沉船已经是必然的命运，只是个时间的问题。 三．碰撞时——船身材料太差 1 “泰坦尼克”号船体的铆钉与钢板质量太差可能是导致这场海难的主要原因。 “泰坦尼克”号不是正面撞在冰山上的，而是船体侧面与冰山相檫，侧舷船壳钢板受到了强大的剪应力与挤压应力。船壳并不是一整块钢板，而是铆钉连接的。调查发现，船上铆钉的材料力学性能试验数据是在室温下做的，而这些铆钉在低温下的破坏应力要远低于室温下的破坏应力。因此，铆钉无法承受超高的剪切应力，直接被剪断。这样，铆钉断裂造成船壳钢板解体，形成横亘6个防漏隔舱的大裂缝，超过了临界的4个。 另外，船壳钢板的质量也并不够好。当时的炼钢技术并不十分成熟，造船工程师只考虑到要增加钢的强度．而没有想到要增加其韧性，炼出的钢铁在现代的标准下根本不能造船。“泰坦尼克”号上所使用的钢板含有许多化学杂质硫化锌，虽然强度比普通钢板更强，但韧性大为削弱。加上浸泡在冰冷的海水中，低温下船壳钢材由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。而用现代技术炼的钢在同样的温度下仍然保持韧性，受到同样强度的挤压只会发生弯曲，可以避免事故。 这样，由于船身材料存在的问题，在碰撞与挤压中铆钉、钢板都发生了破坏，致使船壳破裂。船身开始进水，慢慢下沉。 四．碰撞后——继续航行酿成大祸 当“泰坦尼克号”撞上冰山后，没有人意识到情况的严重性。“泰坦尼克号”的老板、白星航运公司主席布鲁斯·伊斯梅担心停船耽误前往纽约的时间，竟然说服船长继续驾船航行，于是“泰坦尼克号”又继续慢慢航行了10分钟。船不动的话清苦还好，在冰山旁边还可以由冰山遮挡部分水流的冲击，钢板也不会受到更多破坏，下沉速度慢；一旦继续航行，离开冰山后“泰坦尼克”号就像拔出了身上刺进的匕首，裂口处的钢板被水流冲击后断裂的更多，裂口因而加大，迎来了更多涌入的海水。错误的继续航行指令导致海水通过损坏的船壳更快地涌进船舱中，从而大大加速了船的下沉速度。等到船员注意到了船在边航行边下沉时，为时已晚。如果“泰坦尼克号”撞上冰山后立即停船，根据一开始的下沉速度，“泰坦尼克号”完全可以赢得几个小时的时间，并能够等到救援船只的到来。 五．崩坏与沉船 沉船由船头开始发生，海水汹涌灌入。由于船头进水、船尾未进水，船的重心前移，船尾慢慢翘起在空中，船首尾之间形成了巨大的弯矩，使得船身整体发生弯曲。弯曲慢慢积累，在无法想象的巨大应力中，最后的崩坏到来了。随着钢筋不断扭曲变形，船身最终而发生了 2 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/112f792fdd80d4d8d15abe23482fb4daa58d1dfc.html