أدى الفشل الكارثي للوح أكريليك كبير في حوض قناديل البحر، والذي حدث بعد أشهر من التشغيل، إلى إجراء تحقيق جنائي باستخدام المحاكاة العددية وعلم القياس البصري. اشتبه فريق الهندسة في أن عملية التلدين غير الكافية أثناء التصنيع تركت إجهادات داخلية، والتي عند دمجها مع الضغط الهيدروستاتيكي الدوري، أدت إلى تنشيط الكسر. تم استخدام سير عمل متكامل: النمذجة باستخدام الحاسوب (CAD) في Rhino 3D، والتحليل بالعناصر المحدودة في Abaqus، والتحقق التجريبي باستخدام GOM Inspect.
سير العمل: من Rhino 3D إلى Abaqus و GOM Inspect 🔬
بدأت العملية بإعادة البناء الهندسي للوح في Rhino 3D، بما في ذلك أنصاف أقطار الانحناء وحواف التثبيت بالإطار المعدني. تم تصدير الشبكة إلى Abaqus، حيث تم تعيين خصائص اللزوجة المرنة للأكريليك (PMMA) ومحاكاة التاريخ الحراري لعملية التلدين. تم تنفيذ تحليل الإجهاد البصري باستخدام نموذج الانكسار المزدوج، لحساب توزيع الإجهادات المتبقية في سمك اللوح. أظهرت النتائج قمم إجهاد تصل إلى 12 ميجا باسكال في المنطقة الوسطى، وهي أعلى بكثير من حد خضوع المادة. للتحقق، تم استخدام GOM Inspect على توأم رقمي للوح المكسور، لمقارنة التشوهات المتوقعة مع قياسات المسح التصويري ثلاثي الأبعاد للفشل الفعلي. بلغ معامل الارتباط 92%، مما يؤكد أن التلدين غير الكامل كان السبب الجذري.
دروس لمحاكاة الكلال في المواد الشفافة 💡
توضح هذه الحالة أن الإجهادات المتبقية غير المكتشفة هي عامل حاسم في كلال الأكريليك الإنشائي. يتيح الجمع بين المحاكاة في Abaqus والتحقق البصري في GOM Inspect تحديد نقاط الضعف التي يتجاهلها التحليل القياسي. بالنسبة لتصميمات أحواض السمك المستقبلية، يُوصى بتضمين خطوة تلدين محكومة بأجهزة استشعار الانكسار المزدوج عبر الإنترنت، ونمذجة الحمل الدوري للمياه كدالة جيبية زمنية للكشف عن تنشيط هذه الإجهادات. بدون هذه المنهجية، يظل خطر الكسر المتأخر مخفيًا حتى حدوث الفشل.
بالنسبة للتحليل الجنائي باستخدام محاكاة الفشل في اللوح الأكريليكي، ما هي منهجية العناصر المحدودة التي تسمح بنمذجة تطور الإجهادات المتبقية من التصنيع وتفاعلها مع الأحمال الدورية للضغط ودرجة الحرارة في حوض قناديل البحر بدقة أكبر؟
(ملاحظة: كلال المواد يشبه كلالك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)