جسر ذكي، مصمم لشفاء شقوقه الذاتية باستخدام بكتيريا مغلفة في لاكتات الكالسيوم، فشل في مهمته. لم تلتئم الشقوق، وفقدت الخرسانة قدرتها على الإصلاح الذاتي. السؤال الذي يجب على المهندسين الإجابة عليه هو ما إذا كانت الكبسولات الدقيقة قد تحطمت قبل الأوان أثناء الصب، أم أن مسامية المادة منعت التنشيط البيولوجي.
تشخيص جنائي باستخدام التصوير المقطعي الدقيق والعناصر المحدودة 🧪
لحل هذا الفشل، تم استخدام سير عمل متعدد التخصصات. أولاً، قام برنامج VGSTUDIO MAX بمعالجة بيانات التصوير المقطعي الدقيق بالأشعة السينية، مما أدى إلى إنشاء نموذج حجمي ثلاثي الأبعاد للشقوق والكبسولات المدمجة. كشف هذا التحليل أن 30% من الكبسولات كانت مكسورة بالفعل قبل تشقق الخرسانة، مما أدى إلى إطلاق عامل الشفاء قبل الأوان. بعد ذلك، تم تصدير الهندسة إلى Ansys لمحاكاة الإجهادات المتبقية. أكدت محاكاة العناصر المحدودة أن الإجهاد الميكانيكي أثناء التصلب والانكماش اللدن ولد قمم إجهاد تجاوزت 12 ميجا باسكال على جدران الكبسولات، متجاوزة حد كسرها.
دروس لمحاكاة الإجهاد في المواد المركبة 🔧
سمح الجمع بين GOM Inspect لتحليل التشوهات السطحية و Ansys لمحاكاة الإجهاد الدوري بربط مناطق المسامية العالية بكسر الكبسولات. لم يكن الفشل في البكتيريا، بل في الحاوية. تثبت هذه الحالة أن التحقق الهيكلي للكبسولات الدقيقة من خلال المحاكاة ثلاثية الأبعاد أمر بالغ الأهمية لتجنب الأعطال المبكرة في المواد ذاتية الإصلاح. يجب نمذجة إجهاد مادة التضحية قبل التطبيق في الموقع.
في محاكاة العناصر المحدودة لجسر ذي خرسانة ذاتية الإصلاح، كيف يمكن نمذجة حركية التنشيط البكتيري عندما تنكسر الكبسولات الدقيقة بسبب الإجهاد الدوري ويتم إطلاق لاكتات الكالسيوم بشكل غير منتظم مع مرور الوقت؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)