Analisi forense delle fratture da fatica con modelli 3D
Quando un componente meccanico, come il braccio di un'attrazione da fiera, fallisce, gli ingegneri forensi intervengono per scoprire il perché. La causa è solitamente la fatica del metallo, un fenomeno in cui le crepe si espandono in modo progressivo sotto carichi ripetuti. Per investigare a fondo, si digitalizza la superficie rotta con uno scanner 3D industriale ad alta precisione. 🛠️
Digitalizzare la frattura per comprenderne la storia
Strumenti come il GOM ATOS Q catturano la topografia completa della rottura. Questo processo registra persino i dettagli microscopici, incluse le marcas di spiaggia e le striature lasciate dalla crepa durante la sua avanzata. Questi dati formano una nuvola di punti che è la base dell'analisi successiva.
Elaborare la scansione 3D:- Il software specializzato, come GOM Inspect, elabora i milioni di punti catturati.
- Gli esperti esaminano il modello 3D per localizzare le marcas de playa, che sono anelli che indicano periodi in cui la crepa ha smesso di crescere.
- Misurare la distanza tra queste marcas permette di calcolare la velocità con cui si è propagata la fessura in ogni fase.
Questa analisi topografica ricostruisce la cronologia del danno e stima quanti cicli di carico ha resistito il pezzo prima di rompersi.
Integrare dati reali in simulazioni virtuali
Le informazioni estratte dal modello 3D non si fermano lì. Vengono introdotte in software di elementi finiti come Ansys o Abaqus per simulare le tensioni subite dal componente durante il suo uso normale. Questa correlazione tra il mondo fisico e quello digitale è chiave.
Obiettivi della simulazione correlata:- Verificare se i livelli di tensione calcolati coincidono con la velocità di propagazione osservata nella crepa.
- Determinare se la dimensione della fessura era sufficiente per essere rilevata in un'ispezione di manutenzione precedente all'incidente.
- Stabilire le cause tecniche del guasto in modo oggettivo.
Dall'indagine alla prevenzione
Questo processo tecnico è fondamentale per due aspetti: determinare le responsabilità in un incidente e, soprattutto, migliorare i protocolli di sicurezza. Le scoperte permettono di rivedere e rafforzare i criteri di ispezione e gli intervalli di manutenzione per componenti critici. L'obiettivo finale è evitare che un guasto da fatica, che si sviluppa in silenzio, termini in un cedimento inaspettato. 🔍