कार्बन फाइबर में सूक्ष्म बुलबुले: एफ वन हेलमेट की छिपी खामी

फॉर्मूला 1 रेसिंग हेलमेट उच्च गति पर मलबे के प्रभाव के बाद बुरी तरह विफल हो गया। प्रारंभिक जांच ने खराब डिजाइन से इनकार किया और एक आंतरिक दोष की ओर इशारा किया: कार्बन फाइबर लैमिनेट में फंसे माइक्रो-बुलबुले। ये गुहिकाएं, जो नग्न आंखों से अदृश्य हैं, ऑटोक्लेव में इलाज के दौरान फैल गईं, जिससे संरचनात्मक कमजोरी के क्षेत्र उत्पन्न हुए जो प्रभाव के तनाव के तहत ढह गए।

माइक्रो-सीटी विश्लेषण और LS-DYNA के साथ प्रभाव सिमुलेशन 🛡️

विफलता के स्रोत की पहचान करने के लिए, इंजीनियरों ने माइक्रो-सीटी विश्लेषण का सहारा लिया, जिसने लैमिनेट की मध्यवर्ती परत में संरेखित माइक्रो-बुलबुले का एक नेटवर्क प्रकट किया। ये बुलबुले ऑटोक्लेव में इलाज प्रक्रिया के दौरान अपर्याप्त वैक्यूम निष्कर्षण के कारण बने। स्कैन डेटा के साथ, दोष की वास्तविक ज्यामिति को सॉलिडवर्क्स में आयात किया गया ताकि भाग का मॉडल तैयार किया जा सके। बाद में, Ansys LS-DYNA में एक प्रभाव सिमुलेशन चलाया गया, जहां मलबे की गति और द्रव्यमान को फिर से बनाया गया। सॉल्वर ने दिखाया कि माइक्रो-बुलबुले तनाव सांद्रक के रूप में कार्य करते हैं, एक भंगुर फ्रैक्चर शुरू करते हैं जो तेजी से फैलता है। अंत में, GOM Inspect का उपयोग सिम्युलेटेड विरूपण की तुलना वास्तविक हेलमेट से करने के लिए किया गया, जिससे पूर्वानुमानित मॉडल मान्य हुआ।

मोटरस्पोर्ट सुरक्षा के लिए सबक 🏎️

यह मामला दर्शाता है कि कंपोजिट में सामग्री की थकान न केवल चक्रीय भार पर निर्भर करती है, बल्कि अगोचर विनिर्माण दोषों पर भी निर्भर करती है। माइक्रो-सीटी और LS-DYNA का संयोजन टीमों को विफलता बिंदुओं की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है, इससे पहले कि वे घटित हों। उद्योग के लिए, सबक स्पष्ट है: ऑटोक्लेव में गुणवत्ता नियंत्रण कठोर होना चाहिए, और प्रभाव सिमुलेशन एक गैर-परक्राम्य मानक होना चाहिए। एक पायलट की सुरक्षा इस बात पर निर्भर करती है कि कार्बन फाइबर का हर टुकड़ा बुलबुले से मुक्त हो।

एक इंजीनियर के रूप में, मेरा प्रश्न है: गतिशील प्रभावों के तहत छिपी विफलताओं की भविष्यवाणी करने के लिए F1 हेलमेट प्रमाणन के वर्तमान प्रोटोकॉल में माइक्रो-बुलबुले के कारण थकान सिमुलेशन को कैसे एकीकृत किया जाता है?

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