في 14 مارس، انهارت غرفة تدريب عالية الضغط أثناء محاكاة صعود مداري. على الرغم من عدم وقوع إصابات، إلا أن الانفجار الداخلي دمر نافذتين من الكوارتز وشوه حلقة الختم المصنوعة من مطاط الفيتون. لجأ فريق الطب الشرعي إلى إعادة البناء ثلاثي الأبعاد لتحديد ما إذا كان عيب مجهري في الفيتون هو نقطة بداية الفشل الكارثي.
التدفق الجنائي: من سحابة النقاط إلى المحاكاة بالعناصر المحدودة 🔍
بدأت العملية بمسح فوتوغرامتري للغرفة المتضررة باستخدام RealityCapture، مما أدى إلى توليد سحابة نقاط عالية الكثافة التقطت الشقوق الشعاعية في الكوارتز والتشوه البلاستيكي للفيتون. في Rhino، تم نمذجة المكونات الحرجة: نوافذ الكوارتز كمواد صلبة متناحية الخواص وحلقة الفيتون كمادة فائقة المرونة مع شق أولي بحجم 15 ميكرون. طبق محاكاة Ansys Mechanical دورة ضغط تفاضلي من 8 إلى 120 ضغطًا جويًا. أظهرت النتائج أن تركيز الإجهادات في شق الفيتون تجاوز حد الإجهاد عند 1200 دورة، مما أدى إلى انتشار شق تسبب، عند وصوله إلى الكوارتز، في انفجار داخلي مفاجئ.
دروس لمحاكاة الإجهاد في البيئات القاسية ⚙️
تثبت هذه الحالة أن إعادة البناء ثلاثي الأبعاد لا توثق الفشل فحسب، بل تسمح بالتحقق من الفرضيات المجهرية مقابل البيانات العيانية. كشف دمج المسح والنمذجة وتحليل العناصر المحدودة أن العيب الأولي في الفيتون كان المحفز، وليس الكوارتز. بالنسبة لمهندسي المحاكاة، يؤكد ذلك على ضرورة تضمين العيوب الافتراضية في نماذج الإجهاد ومعايرة خصائص المواد المركبة تحت دورات الضغط الشديد.
بالنظر إلى الإجهاد الدوري للكوارتز وتدهور الفيتون في ظل ظروف الضغط الشديد، كيف يمكن للتفاعل بين هشاشة المادة الخزفية وفقدان مرونة المادة المانعة للتسرب أن يتسبب في فشل كارثي في غرفة الضغط العالي، وما هي معايير المحاكاة التي يجب مراجعتها لتجنب انهيارات مماثلة في التدريبات المدارية المستقبلية؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)