실내 풍동에서 스카이다이빙 세션 중 메인 팬의 치명적 고장으로 인해 금속 파편이 덕트로 분출되었습니다. 당사의 3D 파이프라인은 구조적 변형 데이터, 유체 역학 및 기하학적 재구성을 통합하여 근본 원인인 비대칭 하중 사이클로 인한 피로를 파악했습니다. 이 기사에서는 Siemens Star-CCM+, GOM Inspect 및 Autodesk Inventor를 사용한 포렌식 프로세스를 자세히 설명합니다.
CFD 모델링 및 파손 후 변형 측정 🌀
손상된 덕트와 잔여 블레이드의 포인트 클라우드를 GOM Inspect에서 Autodesk Inventor로 가져와 변형된 형상을 재구성했습니다. Star-CCM+를 사용하여 160km/h의 기류를 시뮬레이션하고 각 블레이드에 불균일한 맥동 하중을 생성하는 재순환 영역을 감지했습니다. 잔류 응력 분석 결과 충격 영역 반대편 블레이드 루트에 응력 집중이 있는 것으로 나타났습니다. 덕트의 충격 자국은 블레이드 통과 주파수와 상관 관계가 있어 120만 회의 비대칭 굽힘 사이클 후에 파손이 시작되었음을 확인했습니다. 응력-변형률 그래프는 재료에 명확한 히스테리시스를 보여 저주기 피로를 나타냈습니다.
터빈 설계 시 비대칭 하중에 대한 교훈 ⚙️
이 사례는 대칭 피로 모델이 풍동의 실제 마모를 과소평가한다는 것을 보여줍니다. 정상 상태 CFD와 Inventor의 모달 해석을 결합하여 덕트 형상이 임계 범위에서 진동을 증폭시킨다는 것을 식별할 수 있었습니다. 향후 설계를 위해서는 실시간 변형 센서와 후류의 압력 구배를 포착하는 Star-CCM+의 육면체 메쉬를 통합하는 것이 좋습니다. Cinema 4D를 사용한 3D 재구성은 안전 보고서를 위한 포렌식 시각화를 용이하게 했습니다.
문서화된 파편 분출 및 치명적 고장을 고려할 때, 순수한 비대칭 피로로 시작된 균열과 터빈 블레이드 합금의 제조 결함으로 인해 전파된 균열을 구별할 수 있는 3D 포렌식 분석 방법론은 무엇입니까?
(추신: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신과 같습니다.)