تلسكوب LST، المصمم لكشف إشعاع شيرينكوف، عانى من انحراف خطير بعد انهيار دعامة مرآته التكيفية. تم تحديد مصدر الخلل في وصلات ألياف الكربون، حيث تسبب الإجهاد الدوري في شقوق دقيقة وتشوه دائم. لفهم هذه الظاهرة، تم إجراء تحليل جنائي رقمي جمع بين المسح ثلاثي الأبعاد، والنمذجة بمساعدة الحاسوب (CAD)، والمحاكاة بطريقة العناصر المحدودة.
التدفق الجنائي: من RealityCapture إلى MSC Nastran 🔧
كانت الخطوة الأولى هي توثيق الهندسة الفعلية للدعامة المنهارة باستخدام المسح التصويري في RealityCapture. تم استيراد نموذج سحابة النقاط هذا إلى Siemens NX لإعادة بناء التصميم الأصلي بمساعدة الحاسوب ومقارنته بالقطعة المشوهة. بعد تنظيف الهندسة، تم تصدير التجميع إلى MSC Nastran لإجراء تحليل إجهاد متعدد المحاور. تم تطبيق أحمال التشغيل النموذجية للتلسكوب (الجاذبية المتغيرة، الرياح، والاهتزاز الحراري) على وصلات الكربون. سمح الحلال SOL 101 بتحديد الإجهادات المتبقية في منطقة الوصلة، بينما توقع معامل الإجهاد (SOL 111) عمرًا افتراضيًا يبلغ 2.3 سنة فقط، وهو أقل بكثير من 10 سنوات المتوقعة.
دروس لتصميم الهياكل المركبة 💡
تثبت هذه الحالة أن ألياف الكربون، على الرغم من خفتها وصلابتها، تكون عرضة للخطر في الوصلات إذا لم يتم نمذجة التدهور بين الطبقات. كشفت المحاكاة في Nastran أن الفشل لم يكن بسبب الحمولة الزائدة، بل بسبب تراكم الضرر في مصفوفة الإيبوكسي تحت دورات منخفضة السعة. للتكرارات المستقبلية، يُوصى بإعادة تصميم الوصلات باستخدام إدراجات معدنية والتحقق من صحة النموذج من خلال اختبارات إجهاد حقيقية. يوفر الجمع بين RealityCapture وSiemens NX وNastran سير عمل كامل لتجنب الانهيارات المماثلة.
في سياق انهيار دعامة مرآة LST، ما هي معلمات محاكاة الإجهاد في وصلات الكربون باستخدام Nastran الحاسمة للتنبؤ بالانحراف الناتج عن الأحمال الحرارية والجاذبية الدورية؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)