एमाल्स थकान फ्रैक्चर: त्रिआयामी विशेषज्ञता ने छिपी दरार का खुलासा किया

एक विमानवाहक पोत की EMALS विद्युत चुम्बकीय प्रक्षेपण प्रणाली एक महत्वपूर्ण उड़ान भरने के दौरान विफल हो गई, जिससे प्रक्षेपण गाड़ी स्थिर हो गई। एक 3D विशेषज्ञ जांच ने निर्धारित किया कि इसका कारण अत्यधिक गर्मी नहीं, बल्कि गाइड रेल में थकान के कारण सूक्ष्म-दरारें थीं। विश्लेषण से पता चला कि उच्च तीव्रता वाले चुंबकीय स्पंदनों ने चक्रीय लोरेंत्ज़ बल उत्पन्न किए, जो अगोचर होने के बावजूद, धातु संरचना में क्षति जमा करते रहे जब तक कि फ्रैक्चर नहीं हो गया।

CST Studio Suite में चुंबकीय स्पंदनों और लोरेंत्ज़ बलों का मॉडलिंग ⚡

विशेषज्ञ जांच का पहला कदम CST Studio Suite के माध्यम से EMALS के विद्युत चुम्बकीय वातावरण का पुनर्निर्माण करना था। प्रत्येक फायरिंग स्पंदन के दौरान चुंबकीय क्षेत्र वितरण की गणना करने के लिए रैखिक कुंडली और प्रक्षेपण गाड़ी का मॉडल तैयार किया गया। परिणामों से पता चला कि लोरेंत्ज़ बल एक समान रूप से कार्य नहीं कर रहे थे; वे रेल के किनारों पर केंद्रित थे, जिससे 80 kN तक के शिखर के साथ तनाव-संपीड़न का एक चक्र उत्पन्न हो रहा था। इस लोड प्रोफाइल को यांत्रिक सिमुलेशन के लिए इनपुट डेटा के रूप में निर्यात किया गया। इसके बाद, Siemens NX में 0.1 मिमी की प्रारंभिक सूक्ष्म-दरार के साथ रेल का एक परिमित तत्व मॉडल बनाया गया, जो पिछले निर्माण दोष का अनुकरण करता था। अंत में, Altair Radioss ने मॉडल पर लोरेंत्ज़ बलों के इतिहास को लागू करते हुए एक उच्च-चक्र थकान सिमुलेशन चलाया। परिणामी एनिमेशन ने दिखाया कि कैसे दरार पहले 200 चक्रों के दौरान स्थिर रूप से फैलती है, फिर तेज होकर चक्र 248 में रेल को तोड़ देती है, जो विफलता से पहले किए गए प्रक्षेपणों की संख्या के बिल्कुल अनुरूप है।

मॉडल से सीख: उच्च-प्रौद्योगिकी प्रणालियों में अदृश्य थकान 🔍

यह विशेषज्ञ जांच दर्शाती है कि 3D सिमुलेशन न केवल अतीत की व्याख्या करता है, बल्कि भविष्य को भी रोकता है। विफलता एक एकल विनाशकारी घटना के कारण नहीं थी, बल्कि सूक्ष्म-प्रयासों के संचय के कारण थी, जिसे कोई भी पारंपरिक भौतिक परीक्षण समय पर नहीं पकड़ पाता। CST Studio Suite को Altair Radioss के साथ एकीकृत करने से पूर्ण लोड चक्र और प्रगतिशील फ्रैक्चर की कल्पना करना संभव हो गया, जो विद्युत चुम्बकीय थकान सहनशीलता के साथ रेल को फिर से डिजाइन करने के लिए एक उपकरण प्रदान करता है। उन प्रणालियों में जहां स्पंदन ही बल है, थकान मूक शत्रु है।

एक फोरेंसिक इंजीनियर के रूप में, आप EMALS प्रक्षेपण गाड़ी में उपसतह दरार प्रसार को मॉडल करने के लिए कौन सी विशिष्ट परिमित तत्व सिमुलेशन पद्धति की सिफारिश करेंगे, जो अत्यधिक चक्रीय भार और प्रयुक्त मिश्रित सामग्री के अनिसोट्रोपिक गुणों पर विचार करती हो?

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