초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)으로 제작된 탄도 실드가 저속 파편 충격에 의해 손상되었습니다. 육안 검사 결과 완전한 관통은 없었지만, 내부 시트 간 분리가 관찰되었습니다. 본 기사에서는 제조 과정 중 프레스 압력 오류가 박리 현상의 근본 원인인지 확인하기 위해 사용된 포렌식 작업 흐름을 자세히 설명합니다.
3D 파이프라인: 마이크로 CT 스캔 및 Volume Graphics에서의 분할 🛡️
첫 번째 단계는 손상된 실드를 고해상도 마이크로 CT 스캔하여 체적 포인트 클라우드를 얻는 것이었습니다. Volume Graphics에서는 응집력이 낮은 영역을 분할하여 재료 밀도가 공칭 값의 85% 미만인 영역을 식별했습니다. 층 사이에 길쭉한 기공으로 보이는 이러한 영역은 3D 모델로 분리되었습니다. 이후, 해당 영역의 기계적 특성이 저하된 유한 요소 메쉬를 내보냈습니다. GOM Inspect 분석 결과 잔류 변형이 충격 형상과 일치하여 분할의 유효성을 검증했습니다.
Abaqus 시뮬레이션 및 압력 가설 검증 🔬
Abaqus에서는 응집력이 낮은 영역이 있는 모델에 대한 파편 충격을 시뮬레이션했습니다. 응력 분포는 분할된 영역의 가장자리에 국부적인 피크를 보여주었고, 이는 관찰된 박리 현상을 정확히 재현하는 균열 전파를 생성했습니다. 결함이 없는 이상적인 실드를 사용한 대조 시뮬레이션과 비교했을 때, 해당 시뮬레이션에서는 손상이 발생하지 않았습니다. 이는 기본 재료의 결함이 아니라 불충분한 프레스 압력이 취약점을 만들었음을 확인시켜 주었습니다. 이 작업 흐름은 마이크로 CT와 시뮬레이션의 통합이 제조 공정을 감사하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 보여줍니다.
마이크로 CT로 감지된 UHMWPE 시트 계면의 불연속성이 저속 파편 충격에 대해 Abaqus의 유한 요소 모델이 예측한 박리 시작 영역과 어떻게 상관관계를 가지는지 보여줍니다.
(참고: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신의 상태와 같습니다.)