Жидкостный кислородный бак аэрокосмического назначения катастрофически вышел из строя во время гидростатических испытаний под давлением. Первоначальное расследование указало на сварной шов, выполненный сваркой трением с перемешиванием (FSW). Объемный анализ с помощью компьютерной томографии в сочетании с моделированием напряжений в SolidWorks выявил первопричину: включения оксида алюминия, образовавшиеся из-за недостаточной скорости вращения сварочного инструмента.
Локализация микроскопических дефектов с помощью VGSTUDIO MAX и GOM Inspect 🔬
Процесс криминалистической экспертизы начался с высокоразрешающего рентгеновского сканирования сварного шва в VGSTUDIO MAX. Это программное обеспечение позволило выявить скопления включений оксида алюминия диаметром всего в несколько микрон, распределенные по зоне перемешивания. Впоследствии облако точек было экспортировано в GOM Inspect для анализа геометрических отклонений. Прямая корреляция между зонами с наибольшей концентрацией включений и областями наибольшей пластической деформации, смоделированными в SolidWorks, подтвердила, что низкая скорость вращения (менее 600 об/мин) препятствовала правильному удалению поверхностного оксида, что привело к охрупчиванию соединения.
Уроки для моделирования усталости в процессах FSW ⚙️
Этот случай демонстрирует, что анализ усталости не может ограничиваться номинальными свойствами материала. Моделирование должно включать модели реальных дефектов, полученных с помощью 3D-сканирования. Сочетание VGSTUDIO MAX для обнаружения включений и SolidWorks для расчета остаточных напряжений позволяет точно прогнозировать точки зарождения трещин в сварных швах FSW, оптимизируя такие параметры, как скорость вращения, для обеспечения структурной целостности в криогенных применениях.
Какие методы 3D-моделирования усталости позволяют точно моделировать зарождение и распространение трещин из включений в алюминиевых соединениях FSW для криогенных баков в условиях гидростатического давления?
(P.S.: Усталость материалов похожа на твою после 10 часов моделирования.)