【材料力学论文——“泰坦尼克”号沉没事故的案例分析】

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

“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

整体断裂，从船中部整个慢慢折断、撕裂开来，分裂成了前后两部分。而在船的内部，船体撕裂引发了锅炉和燃料的爆炸，爆炸正在这个在船身脆弱不堪的时候起到了推波助澜的作用，助长了船的断裂。船身崩坏后，海水全面涌入，十几分钟内船的前后两部分便先后沉没。整体来看，正是在外弯矩与内力的共同作用下，船发生断裂、迅速沉没。

综合分析上述的各种原因。首先，船速太快，巨大的动量使得碰撞瞬间在船体与冰山接触的钢板处产生极大的冲击力。第二，错误的躲避方式，使得船体与冰山持续挤压冲撞，船壳右舷一直承受着巨大的剪切力与挤压力。第三，由于材料做工不好和低温降低了强度，铆钉和钢板的承受力过低而被巨大的剪切力拉断、扯裂，致使船壳破裂形成巨大的裂口。第四，碰撞发生后，不正确的继续航行扩大了船的创口，加速了沉船。最后，在无可挽回的沉船态势下，人类文明引以为豪的杰作在大自然面前还是那样的脆弱不堪，钢铁制成的“泰坦尼克”号也被无情地慢慢拉断、沉入大海，只留下了永远的悲剧和教训。