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疲劳是一个技术名词,力学上指的是:在材料的弹性载荷范围内的加载作用下,材料的强度随时间增大而变小,直至断裂失效。一般的认为是:普通机械失效总量的50%~90%、航空构件的80%以上都与关键构件疲劳有关,大部分飞机事故中的技术故障都由关键部件的疲劳所致。
就化学成分上看,疲劳与组分有密切的关系。疲劳往往与某种微量成分有较直接的关系,从而是研究的重点。
就热处理看,结晶状况与疲劳有密切的关系。疲劳往往往往表现为晶格的局部变异或破坏。
就工程力学上看,疲劳是载荷大小和加载作用方式的直接后果。某类加载方式很容易产生疲劳,而另一类加载方式则表现为难于出现疲劳。
就化学反应上看,在某种化学环境条件下易于产生疲劳,而其它则无关紧要。
就物理上看,材料的疲劳是微观上的分子有序运动,在外力作用下,过渡为无序运动,最后是分子级尺度的结构失稳,这是一个动力学问题。
就统计学上看,表现出个种尺度上的自相似律,小到疲劳大到地震的广大尺度范围内其表象是类似的,从而可以用专家系统或智能逻辑预报出来。
就加工而言,某类加工技术会对某类材料产生加工后的疲劳,从而可以由加工过程来研究疲劳的机制。
就是否疲劳的判断而言,这是一个概率性事件。
就科学问题的提法来看,可以认为,疲劳是一个在连续介质外部的全局作用下出现的局部奇异(分叉运动)运动问题。
换句话说,你不能把全局满足的宏观物理力学规律强加在局部上。这就破坏了我们最基本的信仰:连续介质处处满足宏观物理力学规律,如果在全局解上是正确的话(满足边界条件和初始条件)。
由于这样一个信仰,研究疲劳问题的一般路线是:假定某个局部有特定的奇异性,从而把全局解作为原因加上去以后,就可以得到疲劳对全局解(某个或几个全局量)的函数依赖关系(一般是表达为曲线)。
几百年来,宣称找出了疲劳机制的论文多如牛毛。但是,只要是条件略有变化,这类被发现的“机制”也就退化为“表象”了。
也就是说:疲劳的基础理论问题并没有解决。但是,在技术上,积累了大量的表象数据和经验关系,从而,在具体技术上还是有所作为的。
为何疲劳的基础理论问题研究很难进行呢?第一:疲劳给出的逻辑前提是,不能把全局满足的宏观物理力学规律强加在局部上,这对基础科学理论构成挑战。人们不接受由这类观点出发的论文。第二:研究疲劳问题的一般路线是,基于某种局部缺陷性假定,寻求局部疲劳对全局解的函数依赖关系,这是对基础科学理论统治地位的无条件接受。人们接受这类研究论文,但是也就在根本上回避了对疲劳机制的基础性研究。把它变成一个技术性问题。
逻辑上:这是自我否定的。(还有那个学术论题有类似问题呢?)
进一步的说,在力学上,物理学上,现有的理论有一个前提:连续介质是没有运动历史记忆作用的,就是有的话也是瞬时性的,不会有长期的运动历史记忆作用(基于汉密尔顿函数的变分法的逻辑基础)。但是,疲劳现象否定了这点,在局部完全可以有长期的运动历史记忆作用。如果接受这个论点,“物性方程+运动微分方程(含时间偏导数)+定解条件”的一般化方法就有问题了。
非线性理论力图通过引入物性的非线性或方程的非线性来模拟这类记忆作用,在热了很长时间后也就让位给数值模拟的随意引入附加条件的办法了。
目前,宣称找出了疲劳机制的论文还是不断出版。而对疲劳的基础理论问题的研究不得不面对基础科学理论的根本问题。
疲劳:这是基础科学理论水平决定具体技术水平的典型案例。
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GMT+8, 2024-12-25 23:48
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