先月、重力式エネルギー貯蔵タワーが充電サイクル中に壊滅的に崩壊しました。30トンのコンクリートブロックを昇降させるように設計されたこの構造物は、中央モジュールの1つが高さ80メートルから脱落した際に故障しました。当社の法医学チームは、有限要素シミュレーションツールを使用して事故を再現し、ウインチの同期不良またはスチールケーブルの早期疲労の可能性のうち、根本原因を特定しました。
LS-DYNAとBentley OpenTowerによる3D再構築とシミュレーション 🏗️
法医学プロセスは、Leica Cycloneを使用した残骸のレーザースキャンから始まり、高密度点群を生成し、Bentley OpenTowerで崩壊前の形状を再構築することができました。そこでは、4基のウインチと直径64mmのケーブルのテンショナーを含むタワー全体がモデル化されました。動的シミュレーションはLS-DYNAで実行され、2つのシナリオが適用されました。最初のシナリオでは、モーター同期の0.3秒のずれが非対称荷重を発生させ、中央柱に progressive 座屈を引き起こしました。2番目のシナリオでは、繰り返し疲労によりケーブルの断面積が15%減少し、最大引張応力時に脆性破断が発生しました。結果は、金属構造の変形パターンが同期不良シナリオと正確に一致し、疲労が主原因ではないことを示しました。
同期昇降システム設計のための教訓 ⚙️
この調査は、重力貯蔵構造において、ウインチ制御システムの冗長性がケーブルの極限強度よりも重要であることを示しています。シミュレーションにより、昇降におけるわずかなずれでも、いかなる安全率も吸収できないねじりモーメントが発生することが検証されました。各ウインチにリアルタイム位置センサーと独立した制動システムを組み込むことを推奨します。3D再現は原因を特定しただけでなく、将来のタワーがこの静かでありながら壊滅的な故障モードを回避するためのロードマップを提供します。
完全な崩壊をシミュレートしますか、それとも静的解析のみですか？