टरबाइन ब्लेड में असममित थकान: त्रिआयामी फोरेंसिक विश्लेषण

इनडोर विंड टनल में स्काइडाइविंग सत्र के दौरान एक मुख्य पंखे की भयावह विफलता के कारण धातु के टुकड़े डक्ट में बिखर गए। हमारे 3D पाइपलाइन ने मूल कारण निर्धारित करने के लिए संरचनात्मक विरूपण, द्रव गतिकी और ज्यामितीय पुनर्निर्माण डेटा को एकीकृत किया: असममित लोड चक्रों के कारण थकान। यह लेख Siemens Star-CCM+, GOM Inspect और Autodesk Inventor का उपयोग करके फोरेंसिक प्रक्रिया का विवरण देता है।

CFD मॉडलिंग और विफलता के बाद विरूपण माप 🌀

क्षतिग्रस्त डक्ट और शेष ब्लेड के पॉइंट क्लाउड को GOM Inspect से Autodesk Inventor में आयात किया गया ताकि विकृत ज्यामिति का पुनर्निर्माण किया जा सके। Star-CCM+ के साथ 160 किमी/घंटा पर वायु प्रवाह का अनुकरण किया गया, जिससे पुनर्चक्रण क्षेत्रों का पता चला जो प्रत्येक ब्लेड पर असमान स्पंदनशील भार उत्पन्न करते थे। अवशिष्ट तनाव विश्लेषण ने प्रभाव क्षेत्र के विपरीत ब्लेड की जड़ में तनाव सांद्रता का खुलासा किया। डक्ट पर प्रभाव के निशान ब्लेड पास आवृत्ति से संबंधित थे, जिससे पुष्टि हुई कि विफलता 1.2 मिलियन असममित झुकने वाले चक्रों के बाद शुरू हुई। तनाव-विकृति ग्राफ़ ने सामग्री में स्पष्ट हिस्टैरिसीस दिखाया, जो कम-चक्र थकान का संकेत देता है।

टरबाइन डिज़ाइन में असममित भार से सबक ⚙️

यह मामला दर्शाता है कि सममित थकान मॉडल पवन सुरंगों में वास्तविक घिसाव को कम आंकते हैं। Inventor में स्थिर CFD को मोडल विश्लेषण के साथ जोड़कर यह पहचाना गया कि डक्ट की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण सीमा में कंपन को बढ़ा रही थी। भविष्य के डिज़ाइनों के लिए, वास्तविक समय में विरूपण सेंसर और Star-CCM+ में हेक्साहेड्रल मेश को एकीकृत करने की सिफारिश की जाती है जो वेक में दबाव प्रवणता को कैप्चर करते हैं। Cinema 4D के साथ 3D पुनर्निर्माण ने सुरक्षा रिपोर्ट के लिए फोरेंसिक विज़ुअलाइज़ेशन की सुविधा प्रदान की।

दस्तावेजीकृत टुकड़ों के बिखरने और भयावह विफलता को ध्यान में रखते हुए, कौन सी 3D फोरेंसिक विश्लेषण पद्धति शुद्ध असममित थकान से शुरू हुई दरार और टरबाइन ब्लेड मिश्र धातु में निर्माण दोषों के कारण फैली दरार के बीच अंतर करने में सक्षम बनाती है?

(पी.एस.: सामग्री की थकान आपकी तरह ही है, 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद।)