重量物運搬用ドローンが配送ミッション中にシャーシに致命的な破損を生じました。その後の3Dフォレンジック分析では、ボリューメトリックメッシュと投影超音波を活用し、炭素繊維内部の層間剥離が明らかになりました。主な原因は、自動積層プロセスにおける繊維方向の重大な誤りであり、肉眼では見えない欠陥が部品の構造的完全性を損なっていました。
Ansys Composite PrepPostとGOM Inspectによる層間剥離マッピング 🛠️
エンジニアリングチームはGOM Inspectを使用して破損形状をデジタル化し、高精度な3Dメッシュを生成しました。このメッシュ上に超音波スキャンデータを投影することで、層間の剥離領域を特定しました。Ansys Composite PrepPostを用いて実際の積層モデルを再現し、破壊前の応力状態をシミュレーションしました。シミュレーションにより、重要な層における繊維配向のわずか5度のずれが応力集中を生み出し、材料の疲労限界を超えて飛行中の破壊を引き起こしたことが確認されました。
静かな破壊に対する障壁としての予測シミュレーション 🔍
この事例は、複合材料における疲労が常に目に見えるとは限らないことを示しています。内部の層間剥離は静かな亀裂として作用し、繰り返し荷重下で成長して最終的に崩壊に至ります。幾何学的モデリングにRhino、損傷可視化にKeyShotといったツールを統合することで、アナリストは複雑な発見事項を伝達できます。超音波データで検証された予測シミュレーションは、無人航空機の重要なコンポーネントの安全性を確保するための唯一の実行可能な防御策となります。
炭素繊維積層板が実験室での全ての標準疲労試験に合格しながらも、3D超音波で検出されない破壊モードにより飛行中に致命的な破損を起こす可能性はあるのでしょうか？
(追記：材料の疲労とは、10時間のシミュレーション後のあなたの疲労のようなものです。)