在一场没有极端阵风的暴风雨中，一条输电线路倒塌，导致数千户家庭陷入黑暗。初步检查表明是疲劳失效，但3D分析揭示了一个更复杂的真相：非对称覆冰引起的舞动现象将绝缘子从其支架上扯下。LiDAR、高速摄像机和机械模拟的结合使得重建灾难的确切机制成为可能。
舞动的法医重建：从点云到FEM模型 ⚙️
法医工程团队使用CloudCompare处理倒塌后捕获的LiDAR点云，获得了电缆和断裂绝缘子的精确几何形状。安装在附近塔架上的高速摄像机捕捉到了失效前的摆动。利用这些数据，在PLS-CADD中模拟了电缆的气动轮廓，考虑了非对称覆冰的积累。模型被导出到Ansys Mechanical，在那里模拟了循环载荷。结果显示，舞动产生了高达三米的振幅，导致绝缘子上的应力超过了其断裂极限。有限元分析证实，振荡频率与跨段的固有频率一致，将现象放大到灾难性失效。
设计的教训：冰作为关键变量 ❄️
这个案例表明，如果冰层不均匀堆积，中等强度的风暴可能比飓风更危险。3D建模不仅解释了过去，还允许重新设计线路以抵抗舞动。在模拟确定的关键点加入防冰气动轮廓和动态阻尼器现在成为优先事项。3D法医技术作为不可或缺的工具得到巩固，以防止无声的振荡变成一场注定的灾难。
地形几何和周围植被中隐藏的因素，仅通过LiDAR分析可检测，即使在中等风速条件下也可能触发高压导体的舞动效应。
(附注：模拟灾难很有趣，直到电脑烧毁，而你自己就是那场灾难。)