Eine Kugel zur Speicherung von Flüssigerdgas (LNG) ist kürzlich aufgrund eines katastrophalen Risses kollabiert. Der Vorfall, der mit dem als Todeslicht bekannten Phänomen zusammenhängt, stellt ein Versagen durch Tieftemperaturversprödung dar. Um die bleibende Verformung der Struktur zu dokumentieren und die Grundursachen zu analysieren, griffen die Ingenieure auf Langstrecken-Laserscanning und Mikro-Photogrammetrie zurück, wobei sie die Erfassung der Realität mit numerischer Simulation kombinierten.
Dokumentation der Verformung und inverses Modellieren 🔍
Der Untersuchungsprozess begann mit FARO Scene zur Erfassung der Punktwolke der kollabierten Kugel, wobei die plastischen Verformungen und die Ausbreitungslinien des Risses aufgezeichnet wurden. Anschließend wurden diese Daten in Geomagic Design X für das Reverse Engineering importiert. Diese Software ermöglichte die Umwandlung des Scans in ein präzises CAD-Modell der verformten Geometrie. Dieses Modell dokumentiert nicht nur den Endzustand des Versagens, sondern dient als reale Randbedingung für die Spannungsanalyse. Die im Bruchbereich angewandte Mikro-Photogrammetrie lieferte eine hochauflösende Textur zur Identifizierung des Sprödbruchmusters.
Thermische Simulation und Ermüdung von kryogenem Stahl ⚙️
Basierend auf dem verformten CAD-Modell simulierte COMSOL Multiphysics den Ermüdungsprozess. Die Analyse koppelte die kryogene Wärmeübertragung mit der Strukturmechanik, um den Temperaturgradienten nachzubilden, der die unterschiedliche Schrumpfung des Stahls induziert. Durch die Korrelation der realen Verformungsdaten mit den simulierten thermischen Spannungen wurde die Hypothese des Todeslichts validiert. Dieser Ansatz ermöglicht die Vorhersage des Rissinitiierungspunkts und die Optimierung zukünftiger Konstruktionen von Kryotanks, um Versagen durch Versprödung zu vermeiden.
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