250km/h의 공기역학 테스트 중 풍동의 무향 쐐기가 떨어져 나가 프로토타입에 충돌했습니다. 이 사고는 단순한 설치 실수가 아니었습니다. 분석 결과 기류의 난류가 표면에 주기적인 흡입 압력을 발생시킨 것으로 밝혀졌습니다. Star-CCM+의 CFD를 통해 모델링된 이 현상은 접착제에 미세 변형을 일으켰고, 이러한 변형이 축적되면서 재료의 피로 한계를 초과하여 박리가 발생했습니다.
Star-CCM+를 통한 하중 사이클 시뮬레이션 및 3D 재구성 🔬
팀은 Star-CCM+를 사용하여 풍동 영역을 이산화하고 각 쐐기에 가해지는 압력 변동을 계산했습니다. 흡입 압력 결과는 접착제에 가해지는 주기적인 하중 신호로 변환되었습니다. 파손 형상을 검증하기 위해 손상 영역의 사진측량에는 RealityCapture를 사용하고, 풍동의 BIM 모델 통합에는 Revit을 사용했습니다. 이를 통해 박리가 가장 많이 발생한 영역과 동압 피크를 상호 연관시켜 접착제 수명 지도를 생성할 수 있었습니다. 변형 애니메이션은 난류 사이클이 거듭될수록 표면 진동의 진폭이 점진적으로 증가하여, 결국 변형 에너지가 산업용 접착제의 인성을 초과하는 과정을 보여주었습니다.
극한 환경에서의 접착 조인트 설계를 위한 교훈 ⚙️
이 사례는 난류 유동에 의해 유발된 기계적 피로가 정적 시험만으로는 예측될 수 없음을 증명합니다. CFD와 3D 모델링의 결합을 통해 엔지니어들은 실제 테스트에서 발생하기 전에 접착 조인트의 파손을 예측할 수 있습니다. 다음에 테스트 영상에서 떨어진 표면을 보게 된다면, 그 뒤에는 시뮬레이션 소프트웨어가 이미 감지했어야 할 숨겨진 하중 사이클이 있다는 것을 기억하십시오.
고속 풍동에서 발생하는 것과 같은 변동하는 공기역학적 하중을 받는 구조용 접착제의 피로 균열 전파를 모델링하기 위해 어떤 유한 요소 시뮬레이션 방법론을 추천하시나요?
(추신: 재료 피로는 시뮬레이션 10시간 후의 당신의 상태와 같습니다.)