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धातु थकान
शब्द "metal fatigue" एक प्रकार की सामग्री विफलता को संदर्भित करता है जो तनाव और विश्राम के बार-बार चक्रों के अधीन धातुओं में होती है। यह एक ऐसी घटना है जो चक्रीय लोडिंग के संचयी प्रभावों के कारण उत्पन्न होती है, जो अंततः आंतरिक दरारों और सामग्री के अंतिम फ्रैक्चर की ओर ले जाती है। शब्द "metal fatigue" की उत्पत्ति 20वीं शताब्दी की शुरुआत में इसकी खोज से पता लगाई जा सकती है। 1800 के दशक के उत्तरार्ध में, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने देखा कि भाप इंजन, हवाई जहाज के प्रोपेलर और रेलवे इंजनों जैसी कुछ धातुओं में संरचनात्मक विफलताएँ कम तनाव के स्तर पर हो रही थीं, जिन्हें विफलता का कारण बनने के लिए पर्याप्त नहीं माना जाता था। ये विफलताएँ आम तौर पर दोहराए जाने वाले तनाव लोडिंग से जुड़ी थीं, और इस घटना का वर्णन करने के लिए "metal fatigue" शब्द गढ़ा गया था। शब्द "fatigue" फ्रेंच शब्द "फैटिगुअर" से लिया गया है, जिसका अर्थ है थका हुआ या थका हुआ बनाना, क्योंकि चक्रीय लोडिंग सामग्री की ताकत और लचीलापन में धीरे-धीरे कमी का कारण बनती है, जिससे इसकी अंतिम विफलता होती है। धातु थकान की घटना का तब से बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, और इसकी घटना की भविष्यवाणी करने और इसे कम करने के लिए विभिन्न सिद्धांत और मॉडल विकसित किए गए हैं, जैसे कि 1950 के दशक में मैनसन और क्रेज द्वारा विकसित व्यापक रूप से स्वीकृत तनाव चक्रण अनुक्रम। संक्षेप में, "metal fatigue" एक ऐसा शब्द है जो चक्रीय लोडिंग स्थितियों के तहत धातुओं के अद्वितीय व्यवहार को दर्शाता है, जिससे लोडिंग के एकल चक्र के लिए अपेक्षित तनाव स्तरों से कम तनाव स्तरों के तहत सामग्री की विफलता होती है। इसकी खोज थकान और विश्वसनीयता इंजीनियरिंग की समझ में एक महत्वपूर्ण योगदान कारक थी, जो अब आधुनिक इंजीनियरिंग डिजाइन और विश्लेषण का एक आवश्यक पहलू है।
विमान के घटकों में धातु थकान एक आम समस्या है, क्योंकि समय के साथ पंखों और लैंडिंग गियर के लगातार झुकने और मुड़ने से सामग्री कमजोर हो जाती है और उसमें दरारें पड़ जाती हैं।
वर्षों के उपयोग के बाद, पुराने पुल के धातु फ्रेम में थकान के लक्षण दिखने लगे, क्योंकि इसके ऊपर से गुजरने वाली कारों और ट्रकों के बार-बार पड़ने वाले दबाव ने संरचना को कमजोर कर दिया था।
घरेलू पाइपलाइन में धातु की लीड पाइप दशकों के उपयोग के बाद धातु थकान प्रदर्शित करती है, क्योंकि तापमान परिवर्तन के कारण विस्तार और संकुचन के कारण सूक्ष्म दरारें पैदा होती हैं जो अंततः रिसाव का कारण बनती हैं।
धातु थकान इमारतों में धातु संरचनाओं को भी प्रभावित कर सकती है, क्योंकि तेज हवाओं या भूकंप के कारण होने वाले कंपन से सामग्री का क्षरण तेज हो सकता है।
खारे पानी के वातावरण और उबड़-खाबड़ समुद्र में परिचालन की कठिन परिस्थितियों के कारण नाव के इंजन में धातु थकान आ गई।
कारखाने में प्रयुक्त धातु कताई उपकरण में वर्षों तक उच्च गति से कताई करने के बाद धातु थकान दिखाई दी, क्योंकि सामग्री पर घर्षण और प्रभाव के कारण सूक्ष्म दरारें और कमजोरी उत्पन्न हो गई।
मशीन के धातु शाफ्ट में परिचालन के दौरान बार-बार उछाल और रुकने के कारण धातु थकान आ गई, जिसके कारण टूट-फूट और मरम्मत की आवश्यकता पड़ी।
तेल रिगों और पानी के नीचे की संरचनाओं के डिजाइन और रखरखाव में धातु थकान एक प्रमुख चिंता का विषय है, क्योंकि खारे पानी का वातावरण और लहरों के कारण बार-बार उत्पन्न तनाव से सामग्री जल्दी कमजोर हो सकती है।
मुर्गियों के परिवहन के लिए ट्रैक्टर के अंदर लगी धातु की ट्यूब में धातु की थकान दिखाई दी, क्योंकि परिवहन के दौरान मुर्गियां इधर-उधर घूम रही थीं और बार-बार धक्का-मुक्की और दबाव के कारण उनमें धातु की थकान दिखाई दी।
जहाज के बॉयलर कक्ष में प्रयुक्त धातु पाइपों में वर्षों के उपयोग के बाद धातु थकान दिखाई देने लगी, क्योंकि तापमान में परिवर्तन और जहाजों की आवाजाही के कारण उनमें सूक्ष्म दरारें पड़ गईं, जिसके कारण अंततः रिसाव और टूट-फूट होने लगी।
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