Судебная инженерия

Сломанные зубья шестерни на механизме

Судебно-медицинская экспертиза определяется как «расследование неисправностей - от исправности до катастрофических - которые могут привести к юридической деятельности, в том числе гражданской и уголовной». Область судебно-медицинской экспертизы очень широка с точки зрения множества дисциплин, которые она охватывает. Исследования, в которых используется судебно-медицинская экспертиза, включают случаи экологического ущерба конструкциям, системных сбоев машин, взрывов, электрооборудования, очагов возгорания, отказов транспортных средств и многих других.

Оно включает в себя исследование материалов , изделий , конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не работают или функционируют по назначению, вызывая телесные повреждения , материальный ущерб или экономический ущерб. Последствия неисполнения могут повлечь за собой судебные иски по уголовному или гражданскому праву, включая, помимо прочего, законодательство по охране труда и технике безопасности, законы о контрактах и/или ответственности за качество продукции , а также законы о правонарушениях . Эта область также занимается отслеживанием процессов и процедур, приводящих к авариям при эксплуатации транспортных средств или механизмов. Как правило, целью судебно- технического расследования является установление причины или причин неисправности с целью улучшения характеристик или срока службы компонента или оказание помощи суду в установлении фактов несчастного случая . Это также может включать расследование претензий в области интеллектуальной собственности , особенно патентов . В США судебным инженерам требуется профессиональная инженерная лицензия каждого штата.

История

По мере развития области техники с течением времени развивалась и область судебной инженерии. Ранние примеры включают расследование аварий мостов, таких как катастрофа железнодорожного моста Тэй в 1879 году и катастрофа моста Ди в 1847 году. Многие ранние железнодорожные аварии побудили к изобретению на растяжение испытаний образцов и фрактографии вышедших из строя компонентов.

Расследование

Жизненно важным для области судебно-медицинской экспертизы является процесс расследования и сбора данных, касающихся: материалов, продуктов, конструкций или компонентов, вышедших из строя. Это включает в себя: проверки, сбор доказательств, измерения, разработку моделей, получение образцовых продуктов и проведение экспериментов. Часто испытания и измерения проводятся в независимой испытательной лаборатории или другой авторитетной и объективной лаборатории.

При расследовании дела судебный инженер будет следовать ряду стандартных шагов процесса расследования. Прежде всего, когда судебный инженер прибывает на место происшествия, он должен обеспечить безопасность, убедиться, что все опасности устранены и с ними можно безопасно обращаться и анализировать. Следующим шагом будет проведение первоначальной оценки инцидента, это делается до того, как будет проведен какой-либо анализ, и они быстро проверят, какое решение находится под рукой. Третий шаг в процессе расследования — спланировать, как будет проходить расследование и какие ресурсы им потребуются для точного проведения анализа. Следующим этапом будет установление условий уважения, когда судебный инженер проконсультируется с клиентом о том, что он хочет сделать в ходе расследования. Следующим шагом является создание следственной группы. Как только будет разработан план расследования, они создадут команду из экспертов в данной области, необходимую для проведения анализа. наконец, следовало бы начать расследование, и именно здесь они проводят свой анализ.

Анализ

На этом рисунке показана механика спектроскопической машины.

В судебно-медицинской экспертизе проводится два основных типа анализа: анализ первопричин и анализ отказов. Анализ первопричин определяется как рассмотрение системы в целом и того, что привело к сбою системы. Анализ первопричин проводится на крупномасштабном объекте, например, при обрушении здания. Анализ отказов определяется как анализ одной части системы, которая вышла из строя. Примером этого может быть неисправность автомобиля, повлекшая за собой аварию. Эти два типа анализа являются первоначальными оценками, проводимыми, когда судебно-медицинские следователи начинают свое расследование.

Методы анализа видов и последствий отказов (FMEA) и анализа дерева отказов также изучают отказы продукта или процесса структурированным и систематическим образом в общем контексте техники безопасности . Однако все подобные методы основаны на точном сообщении об интенсивности отказов и точной идентификации соответствующих видов отказов.

Между судебной медициной и судебной инженерией есть некоторые общие точки соприкосновения, такие как анализ места преступления и места происшествия, целостность доказательств и явка в суд. в обеих дисциплинах широко используются оптические и сканирующие электронные микроскопы Например, . Они также используют общее использование спектроскопии ( инфракрасной , ультрафиолетовой и ядерного магнитного резонанса ) для изучения важных доказательств. Рентгенография с использованием рентгеновских лучей (например, рентгеновской компьютерной томографии ) или нейтронов также очень полезна при исследовании толстых изделий на наличие внутренних дефектов перед попыткой разрушения. Однако часто простая ручная линза может выявить причину конкретной проблемы.

Следовые доказательства иногда являются важным фактором в восстановлении последовательности событий в результате несчастного случая. Например, следы ожогов шин на поверхности дороги позволяют оценить скорость транспортного средства, время торможения и т. д. Стопы лестницы часто оставляют следы движения лестницы во время скольжения и могут показать, как произошла авария. Когда продукт выходит из строя без видимой причины, SEM и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX), выполняемая под микроскопом, могут выявить наличие агрессивных химических веществ, которые оставили следы на изломе или прилегающих поверхностях. Таким образом, стык водопроводной трубы из ацеталевой смолы внезапно вышел из строя и нанес существенный ущерб зданию, в котором оно находилось. Анализ соединения показал следы хлора, что указывает на коррозионное растрескивание под напряжением . Упомянутое выше вышедшее из строя соединение топливной трубы показало следы серы на поверхности разрушения из- за серной кислоты , которая и вызвала трещину.

Извлечение вещественных доказательств из цифровой фотографии является основным методом, используемым при реконструкции судебно-медицинских происшествий. Методы сопоставления камер , фотограмметрии и фотокоррекции используются для создания трехмерных изображений и изображений сверху вниз на основе двухмерных фотографий, обычно сделанных на месте происшествия. Пропущенные или недокументированные доказательства реконструкции аварии можно найти и оценить количественно, если доступны фотографии таких доказательств. Используя фотографии места происшествия, включая автомобиль, можно восстановить и точно определить «утерянные» доказательства.

Судебная материаловедение включает в себя методы, применяемые к конкретным материалам, таким как металлы , стекла , керамика , композиты и полимеры .

Организации

Национальная академия судебно-медицинских инженеров (NAFE) была основана в 1982 году Марвином М. Спектером, PE, LS, Полом Э. Прицкером, PE, и Уильямом А. Коксом-младшим, PE, для выявления и объединения профессиональных инженеров, обладающих квалификацией и опытом. в качестве практикующих инженеров-криминалистов для дальнейшего непрерывного образования и продвижения высоких стандартов профессиональной этики и передового опыта. Он стремится улучшить практику, повысить стандарты и продвинуть дело судебно-медицинской экспертизы. Полное членство в Академии доступно только зарегистрированным профессиональным инженерам, которые также являются членами Национального общества профессиональных инженеров (NSPE). Они также должны быть членами приемлемого уровня признанного крупного технического инженерного общества. NAFE также предлагает партнерские уровни членства тем, кто еще не соответствует критериям членства. Полноправные члены сертифицированы Советом по инженерным и научным специальностям. и получите звание «Дипломат судебно-медицинской экспертизы» или «DFE». Обычно это используется после присвоения им статуса профессионального инженера.

Примеры

Вышел из строя бензопровод справа в результате дорожно-транспортного происшествия.

Крупным планом сломанная топливная трубка в результате дорожно-транспортного происшествия.

Крупным планом сломанная топливная трубка.

Сломанная топливная трубка, показанная слева, стала причиной серьезной аварии, когда дизельное топливо вылилось из фургона на дорогу. Следующую машину занесло, а водитель получил серьезные травмы в результате столкновения со встречным грузовиком . Сканирующая электронная микроскопия или СЭМ показала, что нейлоновый разъем сломался в результате коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) из-за небольшой утечки аккумуляторной кислоты . Нейлон подвержен гидролизу при контакте с серной кислотой , и лишь небольшой утечки кислоты было бы достаточно, чтобы начать хрупкую трещину в отлитом под давлением разъеме из нейлона 6,6 от SCC. Трещине потребовалось около 7 дней, чтобы вырасти по всему диаметру трубы. Поверхность излома имела преимущественно хрупкую поверхность с полосами, указывающими на прогрессирующий рост трещины по диаметру трубы. Как только трещина проникла во внутреннее отверстие, топливо начало вытекать на дорогу.

Найлон 6,6 подвергся воздействию следующей реакции, катализируемой кислотой:

Дизельное топливо особенно опасно для дорожных покрытий, поскольку оно образует тонкую маслянистую пленку, которую не видно водителям. По своей скользкости он очень похож на черный лед , поэтому при утечках дизельного топлива часто случаются заносы. Страховщики водителя фургона признали ответственность, и пострадавшему водителю была выплачена компенсация.

Приложения

Большинство производственных моделей будут иметь аналитический компонент, который отслеживает ранние сбои для улучшения качества или эффективности. Страховые компании используют судебно-медицинских экспертов, чтобы доказать ответственность или отсутствие ответственности. Большинство инженерных катастроф ( разрушений конструкций, таких как обрушение мостов и зданий) подлежат судебно-медицинскому расследованию инженерами, имеющими опыт судебно-медицинских методов расследования. Железнодорожные катастрофы , авиационные происшествия и некоторые автомобильные катастрофы расследуются судебно-медицинскими инженерами, особенно в тех случаях, когда подозревается неисправность компонентов. Кроме того, бытовая техника, потребительские товары, медицинское оборудование, конструкции, промышленное оборудование и даже простые ручные инструменты, такие как молотки или долота, могут служить основанием для расследования инцидентов, повлекших за собой телесные повреждения или материальный ущерб. Отказ медицинских устройств часто имеет решающее значение для безопасности пользователя, поэтому отчетность о сбоях и их анализ особенно важны. Среда организма сложна, и имплантаты должны не только выдерживать эту среду, но и не вымывать потенциально токсичные примеси. Сообщалось о проблемах с грудные имплантаты , сердечные клапаны и катетеры например, .

Неисправности, возникающие на ранних этапах эксплуатации нового продукта, являются жизненно важной информацией для производителя, позволяющей улучшить продукт. Разработка нового продукта направлена ​​на устранение дефектов путем тестирования на заводе перед запуском в эксплуатацию, но некоторые из них могут возникнуть на начальном этапе его эксплуатации. Тестирование продуктов с целью моделирования их поведения во внешней среде — сложная задача, которая может включать, ускоренное тестирование на срок службы например, . Худший вид дефекта, который может возникнуть после запуска, — это дефект , критический для безопасности , дефект, который может поставить под угрозу жизнь или здоровье. Их обнаружение обычно приводит к отзыву продукции или даже полному выводу ее с рынка. Дефекты продукта часто повторяют кривую ванны : высокий уровень начальных отказов, более низкий уровень в течение обычного срока службы, за которым следует новый рост из-за износа. Национальные стандарты, такие как стандарты ASTM и Британского института стандартов , а также международные стандарты могут помочь разработчику повысить целостность продукта.

Исторические примеры

Катастрофа на мосту Ди .

Существует множество примеров судебно-медицинских методов, используемых для расследования несчастных случаев и катастроф, одним из самых ранних в современный период является падение моста Ди в Честере , Англия . Он был построен с использованием чугунных балок , каждая из которых состояла из трех очень больших отливок, соединенных вместе. укреплялась коваными Каждая балка по длине прутьями. Строительство было завершено в сентябре 1846 года и открыто для местного движения после одобрения первого инспектора железных дорог генерала Чарльза Пэсли. Однако 24 мая 1847 года пригородный поезд, идущий на Руабон, провалился через мост. В результате аварии пять человек погибли (трое пассажиров, охранник поезда и пожарный локомотива) и девять получили серьезные ранения. Мост был спроектирован Робертом Стивенсоном , и местное расследование обвинило его в халатности .

Несмотря на свою прочность на сжатие, чугун, как известно, был хрупким при растяжении или изгибе. В день аварии настил моста был покрыт балластом пути, чтобы предотвратить возгорание дубовых балок, поддерживающих путь, что создало большую дополнительную нагрузку на балки, поддерживающие мост, и, вероятно, усугубило аварию. Стивенсон принял эту меру предосторожности из-за недавнего пожара на Великой Западной железной дороге в Аксбридже, Лондон, где мост Исамбарда Кингдом Брюнеля загорелся и рухнул.

Одно из первых крупных расследований, проведенных недавно сформированной Железнодорожной инспекцией, было проведено капитаном Королевских инженеров Симмонсом , и в его отчете говорилось, что неоднократное сгибание балки существенно ослабило ее. Он осмотрел сломанные части главной балки и подтвердил, что балка сломалась в двух местах, причем первый перелом произошел в центре. Он проверил оставшиеся балки, проехав по ним на локомотиве, и обнаружил, что они прогибаются на несколько дюймов под движущейся нагрузкой. Он пришел к выводу, что конструкция была ошибочной и что фермы из кованого железа, прикрепленные к балкам, вообще не укрепляли балки, к чему также пришли присяжные на дознании. В проекте Стивенсона использовались фермы из кованого железа для усиления окончательных конструкций, но они были закреплены на самих чугунных балках и поэтому деформировались при любой нагрузке на мост. Другие (особенно Стефенсон) утверждали, что поезд сошел с рельсов и ударился о балку. сила удара, вызывающая его разрушение . Однако очевидцы утверждали, что первой сломалась балка, а тот факт, что локомотив остался на пути, говорил об обратном.

Публикации

Неисправности продуктов не широко публикуются в научной и торговой литературе, отчасти потому, что компании не хотят афишировать свои проблемы. Однако затем это лишает других возможности улучшить конструкцию продукта, чтобы предотвратить дальнейшие несчастные случаи.

Журнал «Анализ инженерных отказов» , опубликованная при сотрудничестве с Европейским обществом структурной целостности , публикует тематические исследования широкого спектра различных продуктов, терпящих неудачу при различных обстоятельствах.

Публикацией, посвященной разрушениям зданий, мостов и других сооружений, является « Журнал эффективности построенных объектов» . который публикуется Американским обществом инженеров-строителей под эгидой его Технического совета по судебной инженерии.

Журнал Национальной академии судебных инженеров — это рецензируемый журнал открытого доступа , в котором проводятся междисциплинарные исследования в области судебной инженерии. Подача заявок открыта для членов NAFE, а процесс рецензирования журнала включает в себя личную презентацию для получения обратной связи перед проведением простого слепого технического рецензирования.

См. также

• Анализ характера и последствий отказов
• Дорожно-транспортное происшествие - инцидент, когда транспортное средство сталкивается с другим объектом.
• Катастрофический отказ - внезапный и полный отказ, восстановление после которого невозможно.
• Упаковка для вещественных доказательств – специализированная упаковка для вещественных доказательств.
• Анализ сбоев – процесс сбора и анализа данных для определения причины сбоя.
• Судебная химия - Судебно-медицинское применение изучения химии.
• Судебная электротехника
• Криминалистическая идентификация - Юридическая идентификация конкретных объектов и материалов.
• Судебная экспертиза материалов - отрасль судебной инженерии. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Судебная фотография - искусство точного воспроизведения места преступления.
• Судебная полимерная инженерия - Исследование отказов полимерных изделий
• Судебная медицина - Применение науки к уголовному и гражданскому праву.
• Фрактография - Исследование поверхностей излома материалов.
• Анализ напряжения-деформации - Математический анализ напряжений в твердых телах.
• Структурный анализ – Расчет структурных нагрузок
• Структурная целостность и разрушение - способность конструкции выдерживать расчетную структурную нагрузку без разрушения.
• Следовые доказательства - Тип доказательств физического контакта
• Реконструкция дорожно-транспортных происшествий - Процесс расследования столкновений транспортных средств

Дальнейшее чтение

• Судебная экспертиза материалов: тематические исследования Питера Риса Льюиса, Колина Гагга, Кена Рейнольдса, CRC Press (2004).
• Судебно-техническое расследование Рэндалла К. Нуна, CRC Press (2000).
• Введение в судебно-медицинскую экспертизу (Библиотека судебно-медицинской экспертизы), Рэндалл К. Нун, CRC Press (1992).
• Национальная академия судебных инженеров
• Введение в судебную экспертизу. OpenLearn. Открытый университет
• Судебная инженерия по происхождению и причинам
• Руководство по расследованию происшествий, связанных с безопасностью технологических процессов, CCPS, AIChE, Wiley (3-е издание)

Журналы

• Анализ инженерных отказов
• Журнал Национальной академии судебных инженеров
• Судебная инженерия . Институт инженеров-строителей