कम्पोजिट ब्लेड में थकान: डीएसी पंखे की विफलता ने छिपे जोखिम को उजागर किया

हाल ही में डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC) टरबाइन के ढहने ने मिश्रित सामग्री इंजीनियरिंग में एक मूक समस्या को सामने ला दिया है। एक विशाल पंखा, जिसे भारी मात्रा में हवा को स्थानांतरित करने और CO2 निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया था, संचालन के दौरान फट गया। प्रारंभिक रिपोर्टों के अनुसार, इसका कारण ब्लेड की सतह पर वायुमंडलीय प्रदूषकों के जमा होने से प्रेरित द्रव्यमान असंतुलन है। यह घटना कोई साधारण यांत्रिक विफलता नहीं है; यह एक सबक है कि कैसे परिचालन वातावरण महत्वपूर्ण घटकों की संरचनात्मक अखंडता को ख़राब कर सकता है।

3D फोरेंसिक विश्लेषण: मेट्रोलॉजी से थकान सिमुलेशन तक 🔍

जांच प्रक्रिया एक सटीक डिजिटल वर्कफ़्लो पर आधारित रही है। सबसे पहले, ब्लेड के टुकड़ों को स्कैन करने और उनकी तुलना Siemens NX के मूल CAD मॉडल से करने के लिए GOM Inspect का उपयोग किया गया, जिससे प्लास्टिक विरूपण और संक्षारण क्षेत्रों का पता चला। बाद में, इस डेटा को विस्तृत CFD विश्लेषण के लिए Ansys Fluent में डाला गया। सिमुलेशन ने दिखाया कि लवण और महीन धूल जैसे कणों के जमा होने से ब्लेड की नोक पर एक असममित द्रव्यमान असंतुलन पैदा हुआ। इस असंतुलन ने हार्मोनिक कंपन उत्पन्न किए, जो कम्पोजिट की प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाने पर, सबसे अधिक तनाव एकाग्रता वाले क्षेत्र में, ठीक ब्लेड और केंद्रीय हब के जंक्शन पर, एक थकान दरार शुरू कर दी।

डिज़ाइन के लिए सबक: कम्पोजिट पर्यावरण से प्रतिरक्षित नहीं है ⚙️

पतन का एनीमेशन उत्पन्न करने के लिए Blender के उपयोग ने धीमी गति में दरार की प्रगति की कल्पना करना संभव बना दिया, जिससे पुष्टि हुई कि विफलता तत्काल नहीं बल्कि क्रमिक थी। मुख्य निष्कर्ष यह है कि पारंपरिक थकान मॉडल, जो केवल वायुगतिकीय भार पर आधारित हैं, अपर्याप्त हैं। प्रदूषक जमाव दर और ब्लेड के द्रव्यमान पर इसके प्रभाव जैसे चरों को शामिल करना आवश्यक है। भविष्य के DAC टरबाइन डिज़ाइनों के लिए, कंपन सेंसर और एक वास्तविक समय द्रव्यमान निगरानी प्रणाली के साथ-साथ एंटी-स्टिक कोटिंग्स को एकीकृत करने की सिफारिश की जाती है जो कण संचय को कम करते हैं। कम्पोजिट में थकान न केवल लोड चक्र पर निर्भर करती है, बल्कि हवा द्वारा ले जाने वाली धूल पर भी निर्भर करती है।

मिश्रित सामग्रियों में थकान सिमुलेशन के वर्तमान मॉडल DAC पंखे जैसी विनाशकारी विफलताओं की भविष्यवाणी कैसे कर सकते हैं यदि वे परिवर्तनीय तापमान स्थितियों में चक्रीय भार द्वारा प्रेरित माइक्रोक्रैक पर पर्याप्त रूप से विचार नहीं करते हैं?

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