昨冬、物流用飛行船の駐機用に設計された次世代格納庫が、激しい降雪後に壊滅的な構造崩壊を起こした。初期の仮説では基礎の破損が疑われたが、法医学エンジニアリングチームは完全な3Dワークフローを適用して真の原因を特定することにした。RealityCaptureを用いた残骸のフォトグラメトリ、RhinoとGrasshopperによるパラメトリック荷重解析、Marvelous Designerによるテキスタイルシミュレーションを駆使し、PTFEコーティングされたポリエステル膜の正確な破断点を特定することに成功した。
技術的ワークフロー：フォトグラメトリ、パラメトリックシミュレーション、テキスタイル検証 🛠️
プロセスはRealityCaptureによるデータ取得から始まり、崩壊した膜と残存金属構造の正確な点群を生成した。このモデルはRhinoにインポートされ、Grasshopperが表面解析アルゴリズムを実行した。材料特性として、ポリエステル繊維の引張強度とPTFEコーティングの弾性率が定義された。真の課題は積雪のシミュレーションであった。パラメトリックスクリプトにより、屋根の曲線形状に沿った不均一な分布荷重が適用された。結果は特定のパネルに応力集中を示した。この点を検証するため、変形したメッシュがMarvelous Designerにエクスポートされ、重要な縫合部が再現され、仮想的な引張試験が行われた。テキスタイルシミュレーションにより、変形が繊維の破断限界を超え、進行性の裂け目が生じ、格納庫全体の崩壊に至ったことが確認された。
張力構造におけるパラメトリックデザインへの考察 💡
この事例は、3Dシミュレーションが設計だけでなく、失敗を理解するためにも役立つことを示している。膜は製造上の欠陥ではなく、幾何学上の折り目における積雪荷重の過小評価によって破損した。法医学的分析により、荷重分布が均一ではなかったことが明らかになり、これは従来の土木工学計算では検出できなかったであろう。Grasshopperによるパラメトリック解析とMarvelous Designerによるテキスタイルシミュレーションの組み合わせにより、重要な変数を特定することが可能となった。Foro3Dコミュニティにとって、この事例は、柔軟な材料のシミュレーションにおける精度が、鋼鉄の剛性と同様に重要であることを思い出させるものである。
非対称な積雪による崩壊を予測するために、テキスタイルの剛性と格納庫の幾何学形状との相互作用を考慮し、張力膜の設計パラメータのうち、どのパラメータを批判的に見直すべきか？
(追記：崩壊をシミュレートするのは簡単だ。難しいのは、プログラムがクラッシュしないことだ。)