지난달, 넓은 날개를 가진 전기 화물 항공기 프로토타입이 선회 기동 중 날개 구조에 치명적인 파손을 겪었습니다. 법의학 감정 팀은 능동 열화상 및 레이저 스캐닝을 배치하여 고장을 분석했습니다. 결과는 탄소 섬유 스파와 날개 외피 사이에 접착 불량 영역, 즉 디스본드(disbond)를 식별했으며, 이는 동적 하중 하에서 구조적 무결성을 손상시키는 복합 재료의 중요한 결함입니다.
디지털 트윈 및 능동 열화상을 통한 법의학 분석 🛩️
조사 과정은 Siemens Simcenter를 결합하여 피로 하에서 복합 재료의 거동을 시뮬레이션했으며, Pix4Dmapper와 PolyWorks는 파손된 날개의 정밀한 포인트 클라우드를 생성했습니다. 능동 열화상은 숨겨진 박리를 드러내는 열적 변화를 감지했고, 레이저 스캐닝은 변형된 형상을 확인했습니다. 이 데이터를 디지털 트윈으로 가져와 엔지니어들은 접착제의 잔류 강도를 초과한 선회 기동을 재현했습니다. 이 워크플로우는 3D 시뮬레이션이 단순히 결함을 식별하는 것뿐만 아니라 디스본드로 이어진 하중 조건을 재현할 수 있게 하는 방법을 보여줍니다.
복합 재료 피로 시뮬레이션을 위한 교훈 🔬
이 사고는 비파괴 검사와 예측 피로 모델을 통합해야 할 필요성을 강조합니다. 접착 불량은 기존 육안 검사로는 감지되지 않는 조용한 결함입니다. 3D 감정 덕분에 디스본드가 제조 과정에서 접착제의 불량한 경화로 인해 발생했음을 확인할 수 있었습니다. 항공 산업의 경우, 이 사례는 열화상 및 스캐닝 데이터로 업데이트된 디지털 트윈의 가치를 강화하여 비행 중 파손이 발생하기 전에 복합 재료 구조의 수명을 예측할 수 있게 합니다.
피로 시뮬레이션을 전문으로 하는 엔지니어로서, 유한 요소 모델에서 어떤 매개변수나 경계 조건이 간과되어 전기 항공기 날개의 가상 설계 단계에서 디스본드가 감지되지 않았을 수 있습니까?
(추신: 재료의 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신의 피로와 같습니다.)