一种用于电网稳定的碳纤维飞轮，在达到50,000 RPM时发生爆炸。此次故障被归类为灾难性故障，产生的碎片散布在50米半径范围内。为确定根本原因，实施了一项结合高精度摄影测量与有限元仿真的取证工作流程，以寻找复合材料内部分层和制造缺陷的证据。
取证工作流程：扫描、网格划分与显式动力学 🔬
工程取证团队使用RealityCapture对飞轮回收的每一块碎片进行3D重建。处理了超过2000张高分辨率图像以生成密集点云，随后导入Leica Cyclone进行对齐和度量分析。之后，多边形模型被传输至Abaqus，执行显式动力学仿真。网格由六面体单元和模拟纤维界面的内聚力区域组成，复现了50,000 RPM的旋转。仿真揭示，在复合材料缠绕过程中捕获的一个微小气泡充当了应力集中点，引发了渐进式分层，最终导致爆炸性断裂。模拟的失效模式与实际碎片上观察到的断裂线吻合度达到94%。
疲劳仿真与质量控制的经验教训 ⚙️
此案例强调了将3D重建与疲劳仿真相结合以验证失效假设的重要性。RealityCapture与Abaqus的结合不仅识别了制造缺陷，还量化了裂纹扩展速度和爆炸释放的能量。对于储能行业而言，这一工作流程成为审核缠绕工艺和提高高速旋转系统安全裕度的关键工具。
具体采用了哪种有限元仿真方法来预测碳纤维飞轮中的裂纹扩展，以及如何通过爆炸后碎片的3D重建进行验证？
(附注：材料疲劳就像你模拟10小时后的状态一样。)