Eine Kugel zur Speicherung von Flüssigerdgas (LNG) ist kürzlich aufgrund eines katastrophalen Risses kollabiert. Der Vorfall, der mit dem als Todeslicht bekannten Phänomen in Verbindung steht, 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 Mikrofotogrammetrie zurück, wobei sie die Erfassung der Realität mit numerischer Simulation kombinierten.
Dokumentation der Verformung und inverses Modellieren 🔍
Der Untersuchungsprozess begann mit FARO Scene, um die Punktwolke der kollabierten Kugel zu erfassen und die plastischen Verformungen sowie die Ausbreitungslinien des Risses festzuhalten. Anschließend wurden diese Daten in Geomagic Design X für das Reverse Engineering importiert. Diese Software ermöglichte es, den Scan in ein präzises CAD-Modell der verformten Geometrie umzuwandeln. Dieses Modell dokumentiert nicht nur den endgültigen Zustand des Versagens, sondern dient als reale Randbedingung für die Spannungsanalyse. Die im Bruchbereich angewandte Mikrofotogrammetrie 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 den kryogenen Wärmeübergang mit der Strukturmechanik, um den Temperaturgradienten nachzubilden, der die differenzielle Kontraktion des Stahls induziert. Durch die Korrelation der realen Verformungsdaten mit den simulierten thermischen Spannungen wurde die Hypothese des Todeslichts validiert. Dieser Ansatz ermöglicht es, den Rissinitiierungspunkt vorherzusagen und zukünftige Konstruktionen kryogener Tanks zu optimieren, um Versagen durch Versprödung zu vermeiden.
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