屋内スカイダイビングセッション中にメインファンが致命的な故障を起こし、金属片がダクトに飛散しました。当社の3Dパイプラインは、構造変形、流体力学、幾何学的再構築のデータを統合し、根本原因を特定しました：非対称荷重サイクルによる疲労。本稿では、Siemens Star-CCM+、GOM Inspect、Autodesk Inventorを使用した調査プロセスを詳述します。
CFDモデリングと破損後の変形測定 🌀
損傷したダクトと残存ブレードの点群データをGOM InspectからAutodesk Inventorにインポートし、変形形状を再構築しました。Star-CCM+を使用して160 km/hの気流をシミュレーションしたところ、各ブレードに不均一な脈動荷重を発生させる再循環領域が検出されました。残留応力解析により、衝撃領域とは反対側のブレード根元に応力集中が明らかになりました。ダクト上の衝撃痕はブレード通過周波数と相関しており、故障が120万回の非対称曲げサイクル後に発生したことが確認されました。応力-ひずみ線図は材料に明確なヒステリシスを示し、低サイクル疲労を示していました。
タービン設計における非対称荷重の教訓 ⚙️
この事例は、対称疲労モデルが風洞における実際の摩耗を過小評価することを示しています。定常CFDとInventorでのモーダル解析を組み合わせることで、ダクト形状が臨界範囲の振動を増幅していることが特定できました。将来の設計では、Star-CCM+で後流の圧力勾配を捉える六面体メッシュとリアルタイムのひずみセンサーを統合することを推奨します。Cinema 4Dによる3D再構築は、安全報告書のための調査可視化を容易にしました。
文書化された破片の飛散と致命的な故障を考慮すると、純粋な非対称疲労によって開始された亀裂と、タービンブレード合金の製造欠陥によって進展した亀裂を区別できる3D調査手法はどれですか？
(追記：材料疲労は、10時間のシミュレーション後のあなたの疲労と同じです。)