فشل درع باليستي مصنوع من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي للغاية (UHMWPE) عند تعرضه لصدمة شظية بسرعة منخفضة. لم يُظهر الفحص البصري اختراقًا كاملاً، لكنه أظهر انفصالًا داخليًا للصفائح. توضح هذه المقالة سير العمل الجنائي المستخدم لتحديد ما إذا كان خطأ في ضغط الكبس أثناء التصنيع هو السبب الجذري للانفصال الطبقي.
خط أنابيب ثلاثي الأبعاد: المسح المقطعي المحوسب الدقيق والتجزئة في Volume Graphics 🛡️
كانت الخطوة الأولى هي إخضاع الدرع التالف لمسح مقطعي محوسب دقيق للحصول على سحابة نقطية حجمية عالية الدقة. في Volume Graphics، تم تجزئة مناطق التماسك المنخفض، وتحديد المناطق التي تقل فيها كثافة المادة عن 85% من القيمة الاسمية. تم عزل هذه المناطق، التي تظهر على شكل مسامية ممتدة بين الطبقات، في نموذج ثلاثي الأبعاد. بعد ذلك، تم تصدير شبكة عناصر محدودة ذات خواص ميكانيكية متدهورة لتلك المناطق. أكد تحليل GOM Inspect أن التشوهات المتبقية تطابقت مع هندسة الصدمة، مما صادق على عملية التجزئة.
المحاكاة في Abaqus والتحقق من فرضية الضغط 🔬
في Abaqus، تمت محاكاة صدم الشظية على النموذج الذي يحتوي على مناطق التماسك المنخفض. أظهر توزيع الإجهادات قممًا موضعية عند حواف المناطق المجزأة، مما أدى إلى انتشار الشق الذي طابق تمامًا الانفصال الطبقي الملاحظ. عند المقارنة مع محاكاة تحكم باستخدام درع مثالي (بدون عيوب)، لم يحدث الفشل. أكد هذا أن ضغط الكبس غير الكافي خلق نقاط ضعف، وليس عيبًا في المادة الأساسية. يوضح هذا المسار كيف يمكن لتكامل المسح المقطعي المحوسب الدقيق والمحاكاة أن يتيح تدقيق عمليات التصنيع.
كيف ترتبط حالات عدم الاستمرارية التي اكتشفها المسح المقطعي المحوسب الدقيق في واجهة صفائح UHMWPE مع مناطق بدء الانفصال الطبقي التي تنبأ بها نموذج العناصر المحدودة في Abaqus لصدمة شظية بسرعة منخفضة.
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)