वाइन टैंकों में चक्रीय थकान: सीएफडी और परिमित तत्व सिमुलेशन

1 मिलियन लीटर का एक स्टेनलेस स्टील टैंक नियमित खाली करने की प्रक्रिया के दौरान आधार से ढह जाता है। यह टूटना तुरंत नहीं हुआ; यह विफलता महीनों में हाइड्रोस्टेटिक दबाव में परिवर्तनों के कारण उत्पन्न चक्रीय थकान के कारण विकसित हुई, जो भरने और खाली करने के बीच होती है। इस तकनीकी लेख में हम विश्लेषण करते हैं कि कैसे Autodesk CFD और LS-DYNA के साथ 3D मॉडलिंग दरार की शुरुआत के सटीक बिंदु की पहचान करने में मदद करता है।

हाइड्रोस्टेटिक तनाव विश्लेषण और CFD सिमुलेशन 🧪

टैंक का आधार सबसे अधिक हाइड्रोस्टेटिक भार सहन करता है, जो टैंक भरा होने पर तल पर 0.98 बार तक का दबाव पहुंचाता है। वाइन खाली करने पर दबाव शून्य हो जाता है, जिससे लोडिंग और अनलोडिंग का एक चक्र बनता है। Autodesk CFD के माध्यम से हमने दीवारों और तल पर तरल के दबाव प्रोफ़ाइल को मॉडल किया। फिर, हमने उन भारों को LS-DYNA में आयात किया ताकि परिमित तत्व विश्लेषण किया जा सके। तनाव मानचित्रों ने तल और निचले रिंग के बीच वेल्ड में तनाव की सांद्रता का खुलासा किया, ठीक वहीं जहां दरार शुरू हुई। सिमुलेशन ने प्रदर्शित किया कि चक्रीय थकान, 500 से अधिक भरने और खाली करने के चक्रों के साथ, उस क्षेत्र में स्टेनलेस स्टील 304L की सहनशक्ति सीमा को पार कर गई।

सिमुलेशन से सबक: डिज़ाइन और रोकथाम 🔧

ढहे हुए टैंक के Leica Cyclone के साथ 3D स्कैनिंग ने पुष्टि की कि वास्तविक ज्यामिति में आधार पर हल्का अंडाकारपन था, जो मूल योजनाओं में नहीं पाया गया था। CFD और थकान सिमुलेशन ने प्रदर्शित किया कि उस ज्यामितीय विचलन ने स्थानीय तनावों को 30% तक बढ़ा दिया। भविष्य के डिज़ाइनों के लिए, इंजीनियरिंग चरण से ही चक्रीय थकान विश्लेषण शामिल करने की सिफारिश की जाती है, जिसमें डिजिटल ट्विन मॉडल का उपयोग किया जाए जो समान विफलताओं का पूर्वानुमान लगाने के लिए आवधिक स्कैन और लोड सिमुलेशन को एकीकृत करते हैं।

द्रव गतिकी और संरचनात्मक थकान के बीच कौन से युग्मित कारक एक नियमित खाली करने के दौरान दस लाख लीटर की वाइन टैंक के आधार से ढहने की व्याख्या करते हैं?

(पी.एस.: सामग्री की थकान 10 घंटे की सिमुलेशन के बाद आपकी थकान जैसी होती है।)