تمزق في الدرع الحراري من كابتون لمرصد فضائي أدى إلى أزمة تبريد في التلسكوب. تسرب الإشعاع تحت الأحمر يهدد سلامة المهمة. لفهم هذا العطل، طور المهندسون خط أنابيب ثلاثي الأبعاد يعيد بناء هندسة التمزق من بيانات القياس عن بعد، مما يسمح بمحاكاة انتشار الضرر والتسرب الحراري في بيئة إجهاد شديد.
خط أنابيب إعادة البناء ومحاكاة الإجهاد في Ansys و MATLAB 🔧
تبدأ العملية في Ansys SpaceClaim، حيث يتم استيراد بيانات القياس عن بعد لإعادة بناء الهندسة الدقيقة للتمزق. ثم، باستخدام قاعدة بيانات NASA ORDEM لتوصيف بيئة النيازك الدقيقة والإشعاع، يتم نقل النموذج إلى MATLAB. هناك، تُنفذ خوارزميات العناصر المحدودة للتنبؤ بانتشار التمزق تحت دورات حرارية شديدة. يحلل هذا التحليل إجهاد الكابتون، مقيمًا كيف يؤدي الأشعة فوق البنفسجية وتقلبات درجات الحرارة إلى تدهور خصائصه الميكانيكية. أخيرًا، يُصور نموذج تسرب الإشعاع تحت الأحمر في KeyShot، حيث تُرسم الانبعاثات الحرارية على الهندسة المتضررة، مما يسمح للمهندسين بمراقبة تأثير العطل في الوقت الفعلي.
دروس للوقاية من الأعطال في المهام الفضائية 🛰️
تثبت هذه الحالة أن محاكاة الإجهاد ثلاثية الأبعاد لا تفسر العطل فحسب، بل تمنع الكوارث المستقبلية. من خلال نمذجة تدهور الكابتون تحت الإجهاد المشترك، يمكن للفرق إعادة تصميم الدروع الحرارية بتعزيزات موضعية أو مواد بديلة. يوفر تكامل Ansys و MATLAB و KeyShot سير عمل كامل يحول بيانات القياس عن بعد إلى تنبؤات قابلة للتنفيذ، مما يرفع معيار السلامة في المراصد الفضائية والمهام طويلة الأمد.
كيف يمكن نمذجة انتشار الشقوق الناتجة عن الإجهاد بدقة في صفائح رقيقة من الكابتون المعرضة لدورات حرارية شديدة في الفراغ الفضائي، مع مراعاة تباين الخواص المادية والأشعة فوق البنفسجية؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)