تعرضت طائرة درون للحمولة الثقيلة لكسر كارثي في هيكلها أثناء مهمة توصيل. كشف التحليل الجنائي ثلاثي الأبعاد اللاحق، المدعوم بشبكات حجمية وموجات فوق صوتية مسقطة، عن انفصالات داخلية في ألياف الكربون. كان السبب الرئيسي خطأً حاسماً في اتجاه الألياف أثناء عملية التصفيح الآلي، وهو عيب غير مرئي بالعين المجردة أضر بالسلامة الهيكلية للقطعة.
رسم خرائط الانفصالات باستخدام Ansys Composite PrepPost و GOM Inspect 🛠️
استخدم فريق الهندسة GOM Inspect لرقمنة الهندسة المكسورة وتوليد شبكة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. على هذه الشبكة، تم إسقاط بيانات المسح فوق الصوتي، مما سمح بتحديد مناطق الانفصال بين الطبقات. باستخدام Ansys Composite PrepPost، تم إعادة إنشاء نموذج التصفيح الفعلي ومحاكاة حالة الإجهاد قبل الكسر. أكدت المحاكاة أن انحرافاً بمقدار 5 درجات فقط في اتجاه الألياف في طبقة حرجة أدى إلى تركيزات إجهاد تجاوزت حد إجهاد المادة، مما تسبب في الكسر أثناء الطيران.
المحاكاة التنبؤية كحاجز ضد الأعطال الصامتة 🔍
توضح هذه الحالة أن إجهاد المواد المركبة ليس مرئياً دائماً. تعمل الانفصالات الداخلية كشقوق صامتة تنمو تحت الأحمال الدورية حتى الانهيار. يتيح دمج أدوات مثل Rhino للنمذجة الهندسية و KeyShot لتصور الأضرار للمحللين توصيل النتائج المعقدة. تصبح المحاكاة التنبؤية، التي تم التحقق من صحتها ببيانات الموجات فوق الصوتية، الدفاع الوحيد القابل للتطبيق لضمان السلامة في المكونات الحرجة للطائرات بدون طيار.
هل من الممكن أن تجتاز طبقة من ألياف الكربون جميع اختبارات الإجهاد القياسية في المختبر ومع ذلك تتعرض لكسر كارثي أثناء الطيران بسبب نمط فشل لم يتم اكتشافه في الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)