इनकोनेल नोज़ल में तापीय थकान: एक भयावह विफलता का त्रिआयामी फोरेंसिक

पिछले महीने, एक प्रायोगिक रॉकेट इंजन स्टैटिक बेंच टेस्ट के दौरान हिंसक रूप से विफल हो गया। पाउडर बेड फ्यूजन (PBF-LB) के माध्यम से इनकोनेल 718 से बना नोजल कई टुकड़ों में टूट गया। इंजीनियरिंग टीम ने GOM Inspect का उपयोग करके मलबे को स्कैन करने और मूल ज्यामिति का पुनर्निर्माण करने के लिए एक डिजिटल फोरेंसिक विश्लेषण शुरू किया। उद्देश्य यह निर्धारित करना था कि विफलता चक्रीय तापीय थकान के कारण हुई या घटक की आंतरिक परतों में संलयन दोष के कारण।

ANSYS Fluent में वॉल्यूमेट्रिक पुनर्निर्माण और थर्मल CFD सिमुलेशन 🔥

पाइपलाइन की शुरुआत नोजल के टुकड़ों के उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल स्कैनिंग से हुई। GOM Inspect ने टुकड़ों को संरेखित करने और एक सतह जाल उत्पन्न करने की अनुमति दी, जिसे nTopology में निर्यात किया गया। वहां, लापता क्षेत्रों को भरने और एक पूर्ण ठोस मॉडल बनाने के लिए एक वॉल्यूमेट्रिक पुनर्निर्माण किया गया। इस मॉडल को युग्मित थर्मल CFD सिमुलेशन के लिए ANSYS Fluent में आयात किया गया। परीक्षण के प्रतिनिधि सीमा शर्तें लागू की गईं: 3200 K पर गैस प्रवाह और 70 bar का कक्ष दबाव। परिणामों ने नोजल के गले में एक अत्यधिक तापीय प्रवणता दिखाई, जिसमें सतह का तापमान 1400 K से अधिक था। तनाव विश्लेषण से पता चला कि उच्चतम तनाव वाले क्षेत्र मलबे में देखी गई फ्रैक्चर लाइनों के साथ मेल खाते हैं।

मुद्रित परतों में संलयन की कमी और थकान पर सबक ⚙️

ANSYS तनाव मानचित्रों के साथ सहसंबद्ध फ्रैक्चर सतहों के सूक्ष्म अध्ययन ने अत्यधिक सरंध्रता वाले क्षेत्रों की पहचान की। इन क्षेत्रों में आसन्न परतों के बीच संलयन की कमी थी, जो तनाव सांद्रक के रूप में कार्य करते थे। विफलता से पहले के सेकंड के दौरान चक्रीय तापीय थकान ने इन दोषों से दरारों को भयावह टूटने तक फैला दिया। यह मामला दर्शाता है कि उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में, सामग्री थकान सिमुलेशन को विनिर्माण दोषों को पकड़ने के लिए वास्तविक 3D स्कैन डेटा को एकीकृत करना चाहिए जो आदर्श मॉडल छोड़ देते हैं।

किन विशिष्ट मल्टीफिजिक्स सिमुलेशन तकनीकों ने रॉकेट इंजन की भयावह विफलता के दौरान इनकोनेल नोजल के 3D फोरेंसिक विश्लेषण में देखे गए दरार पैटर्न को तापीय थकान चक्रों के साथ सहसंबंधित करने की अनुमति दी?

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