균열을 스스로 치유하도록 설계된 스마트 고가도로가 칼슘 락테이트에 캡슐화된 박테리아를 통해 그 목적을 달성하지 못했습니다. 균열은 치유되지 않았고, 콘크리트는 자가 치유 능력을 잃었습니다. 엔지니어들이 답해야 할 질문은 미세캡슐이 타설 중 조기에 파손되었는지, 아니면 재료의 다공성이 생물학적 활성화를 방해했는지입니다.
미세단층촬영 및 유한요소법을 통한 법의학적 진단 🧪
이 고장을 해결하기 위해 다학제적 워크플로우가 사용되었습니다. 먼저, VGSTUDIO MAX가 X선 미세단층촬영 데이터를 처리하여 균열과 내장된 캡슐의 3D 체적 모델을 생성했습니다. 이 분석은 캡슐의 30%가 콘크리트 균열 발생 전에 이미 파손되어 치유제가 조기에 방출되었음을 밝혀냈습니다. 이후, 형상이 Ansys로 내보내져 잔류 응력을 시뮬레이션했습니다. 유한요소 시뮬레이션은 경화 중 기계적 피로와 소성 수축이 캡슐 벽에 12 MPa를 초과하는 응력 피크를 발생시켜 파괴 한계를 초과했음을 확인했습니다.
복합 재료의 피로 시뮬레이션을 위한 교훈 🔧
표면 변형 분석을 위한 GOM Inspect와 주기 피로 시뮬레이션을 위한 Ansys의 결합을 통해 높은 다공성 영역과 캡슐 파손 간의 상관관계를 파악할 수 있었습니다. 고장은 박테리아가 아닌 용기의 문제였습니다. 이 사례는 3D 시뮬레이션을 통한 미세캡슐의 구조적 검증이 자가 치유 재료의 조기 고장을 방지하는 데 중요함을 보여줍니다. 희생 재료의 피로는 현장 적용 전에 모델링되어야 합니다.
자가 치유 콘크리트를 사용한 고가도로의 유한요소 시뮬레이션에서, 미세캡슐이 주기 피로로 파손되고 칼슘 락테이트가 시간에 따라 불균일하게 방출될 때 박테리아 활성화 동역학을 어떻게 모델링해야 합니까?
(참고: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신의 상태와 같습니다.)