Ein 60 Meter hohes Riesenrad musste zwangsweise angehalten werden, nachdem eine anomale Vibration in seiner Mittelachse festgestellt wurde. Die forensische Analyse, eingeleitet mit einem 3D-Scan mittels Leica Cyclone, offenbarte eine Resttorsion von nur wenigen Millimetern im Stahl. Diese scheinbar geringfügige Angabe löste eine Finite-Elemente-Simulation in SolidWorks Simulation aus, um die Historie der dynamischen Lasten zu rekonstruieren und zu bestimmen, ob böiger Wind die Ermüdungsgrenzen der ursprünglichen Konstruktion überschritten hatte.
Forensische Rekonstruktion: Von der Punktwolke zur Spannungskarte 🛠️
Der Prozess begann mit der Erfassung der verformten Geometrie mittels Leica Cyclone, wodurch eine hochdichte Punktwolke generiert wurde, die PolyWorks verarbeitete, um ein präzises CAD-Modell der Torsion zu erhalten. Dieses Modell wurde in SolidWorks Simulation importiert, wo die von den Sensoren des Riesenrads aufgezeichneten historischen Lastbedingungen angewendet wurden. Die FEA-Analyse ermöglichte den Vergleich der tatsächlichen Spannungsverteilung mit der ursprünglichen Konstruktion und identifizierte einen Spannungskonzentrationspunkt im Bereich des Bruchs. Die Spannungs-Dehnungs-Diagramme zeigten, dass das Material bei Windböen von 90 km/h die Streckgrenze erreichte und bei jedem Torsionszyklus Ermüdungsschäden akkumulierte.
Das tausendstel Grad, das nicht verzeiht ⚙️
Die Simulation bestätigte nicht nur das Versagen, sondern offenbarte auch eine unzureichende Sicherheitsmarge für Böenlasten mit wechselnder Richtung. Die für reine Torsion ausgelegte Achse berücksichtigte nicht die Kombination aus Biegung und Torsion, die durch seitliche Böen induziert wird. Dieser Fall zeigt, dass bei großvolumigen Strukturen die Materialermüdung mit extremen Wetterszenarien modelliert werden muss und dass ein 3D-Scan mit millimetergenauer Präzision das entscheidende forensische Werkzeug ist, um die Annahmen der ursprünglichen Konstruktion zu validieren oder zu korrigieren.
Welche Finite-Elemente-Simulationsmethodik haben Sie angewendet, um den 3D-Scan des beginnenden Risses mit der tatsächlichen Torsionsgrenze der Achse zu korrelieren, unter Berücksichtigung der Historie der zyklischen Lasten des Riesenrads?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)