Судебная инженерия - Forensic engineering

Часть серии по
Криминалистика
Dent cassee sur une roue spiro-conique.jpg
Физиологический
Социальное
Криминалистика
Цифровая криминалистика
Связанные дисциплины
Статьи по Теме

Криминалистическая экспертиза определяется как «расследование отказов - от исправных до катастрофических - которые могут привести к законной деятельности, включая как гражданские, так и уголовные». Он включает в себя исследование материалов , продуктов , конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не работают или функционируют по назначению, что приводит к травмам , повреждению имущества или экономическим потерям. Последствия отказа могут повлечь за собой судебные иски в соответствии с уголовным или гражданским законодательством, включая, помимо прочего, законодательство в области здравоохранения и безопасности, законы о контрактах и ​​/ или ответственности за качество продукции и законы о деликте . Эта область также занимается процессами и процедурами восстановления, ведущими к авариям при эксплуатации транспортных средств или механизмов. Как правило, цель судебно- технического расследования состоит в том, чтобы определить причину или причины отказа с целью улучшения характеристик или срока службы компонента или помочь суду в установлении фактов аварии . Это также может включать расследование претензий на интеллектуальную собственность , особенно патентов .

История

С течением времени инженерная наука развивалась, равно как и судебная экспертиза. Ранние примеры включают расследование отказов мостов, таких как катастрофа на железнодорожном мосту Тей в 1879 году и катастрофа на мосту Ди в 1847 году. Многие ранние железнодорожные аварии побудили к изобретению испытаний образцов на растяжение и фрактографии вышедших из строя компонентов.

Расследование

Жизненно важным для области судебной экспертизы является процесс исследования и сбора данных, относящихся к: материалам, продуктам, конструкциям или компонентам, которые вышли из строя. Это включает в себя: инспекции, сбор доказательств, измерения, разработку моделей, получение образцов продукции и проведение экспериментов. Часто испытания и измерения проводятся в независимой испытательной лаборатории или другой авторитетной беспристрастной лаборатории.

Анализ

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

Между судебной медициной и судебно-медицинской экспертизой есть некоторые точки соприкосновения, такие как анализ места преступления и места происшествия, целостность доказательств и явки в суд. Обе дисциплины широко используют, например, оптические и сканирующие электронные микроскопы . Они также часто используют спектроскопию ( инфракрасный , ультрафиолетовый и ядерный магнитный резонанс ) для изучения важных доказательств. Рентгенография с использованием рентгеновских лучей (например, рентгеновская компьютерная томография ) или нейтронов также очень полезна при исследовании толстых изделий на предмет их внутренних дефектов перед попыткой разрушающего исследования. Однако часто простой ручной объектив может выявить причину конкретной проблемы.

Признаки следа иногда являются важным фактором при восстановлении последовательности событий в аварии. Например, следы прожога шины на поверхности дороги могут позволить оценить скорость транспортного средства, когда были задействованы тормоза и так далее. Ножки лестницы часто оставляют след движения лестницы во время скольжения и могут показать, как произошла авария. Когда продукт выходит из строя по непонятной причине, SEM и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX), выполняемая под микроскопом, могут выявить присутствие агрессивных химикатов, оставивших следы на изломе или прилегающих поверхностях. Таким образом, соединение водопровода из ацеталевой смолы внезапно вышло из строя и причинило значительный ущерб зданию, в котором оно находилось. Анализ соединения показал следы хлора, указывающие на режим разрушения при коррозионном растрескивании под напряжением . Упомянутый выше отказавший стык топливопровода показал следы серы на поверхности трещины от серной кислоты , которая инициировала трещину.

Извлечение вещественных доказательств из цифровой фотографии - один из основных методов, используемых при судебно-медицинской реконструкции происшествий. Методы сопоставления камеры , фотограмметрии и исправления фотографий используются для создания трехмерных изображений и видов сверху вниз из двухмерных фотографий, обычно сделанных на месте происшествия. Просмотренные или недокументированные свидетельства для реконструкции аварии могут быть найдены и количественно оценены, если доступны фотографии таких свидетельств. Используя фотографии места аварии, включая транспортное средство, можно восстановить и точно определить «потерянные» доказательства.

Судебная инженерия материалов включает методы, применяемые к конкретным материалам, таким как металлы , стекло , керамика , композиты и полимеры .

Организации

Национальная академия судебных 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, чтобы продолжить свое непрерывное образование и продвигать высокие стандарты профессиональной этики и передового опыта. Он направлен на улучшение практики, повышение стандартов и продвижение дела судебной экспертизы. Полное членство в Академии ограничено зарегистрированными профессиональными инженерами, которые также являются членами Национального общества профессиональных инженеров (NSPE). Они также должны быть членами приемлемого уровня признанного крупного инженерно-технического общества. NAFE также предлагает уровни членства для тех, кто еще не имеет права на получение статуса члена.

Примеры

Неисправная топливная трубка справа от дорожно-транспортного происшествия.
Крупным планом - сломанный топливопровод в результате дорожно-транспортного происшествия.
Крупным планом - сломанный топливопровод.

Сломанный топливопровод, показанный слева, стал причиной серьезной аварии, когда дизельное топливо вылилось из фургона на дорогу. Следующий за ним автомобиль занесло, и водитель был серьезно ранен, когда она столкнулась с встречным грузовиком . Сканирующая электронная микроскопия или SEM показала, что нейлоновый соединитель сломался в результате коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) из-за небольшой утечки аккумуляторной кислоты . Нейлон подвержен гидролизу при контакте с серной кислотой , и только небольшой утечки кислоты было бы достаточно, чтобы вызвать хрупкую трещину в соединителе из нейлона 6,6, изготовленном методом литья под давлением, изготовленном компанией SCC. Трещина выросла по диаметру трубы примерно за 7 дней. Поверхность излома имела в основном хрупкую поверхность с бороздками, указывающими на прогрессирующий рост трещины по диаметру трубы. Как только трещина проникла во внутреннее отверстие, топливо начало вытекать на дорогу.

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

Амидный гидролиз.svg

Дизельное топливо особенно опасно на дорожном покрытии, поскольку оно образует тонкую масляную пленку, которую водители не могут легко увидеть. По своей скользкости он очень похож на черный лед , поэтому при утечках дизельного топлива часто возникают заносы. Страховщики водителя микроавтобуса признали ответственность, и пострадавшему водителю была выплачена компенсация.

Приложения

Большинство производственных моделей будут иметь компонент судебной экспертизы, который отслеживает ранние отказы для повышения качества или эффективности. Страховые компании используют инженеров-криминалистов для доказательства ответственности или отсутствия ответственности. Большинство инженерных катастроф ( разрушения конструкций, такие как обрушение мостов и зданий) подлежат судебно-медицинскому расследованию инженерами, имеющими опыт применения методов судебно-медицинской экспертизы. Железнодорожные аварии , авиационные происшествия и некоторые автомобильные аварии расследуются судебными инженерами, в частности, при подозрении на отказ компонентов. Кроме того, бытовая техника, потребительские товары, медицинские устройства, конструкции, промышленное оборудование и даже простые ручные инструменты, такие как молотки или долота, могут потребовать расследования инцидентов, повлекших за собой травмы или материальный ущерб. Отказ медицинских устройств часто имеет решающее значение для безопасности пользователя, поэтому особенно важно сообщать об отказах и анализировать их. Окружающая среда тела сложна, и имплантаты должны выжить в этой среде и не вымывать потенциально токсичные примеси. Например, сообщалось о проблемах с грудными имплантатами , сердечными клапанами и катетерами .

Отказы, которые происходят на ранних этапах жизненного цикла нового продукта, являются важной информацией для производителя, позволяющей улучшить продукт. Разработка нового продукта направлена ​​на устранение дефектов путем тестирования на заводе перед запуском, но некоторые из них могут возникнуть на ранних этапах его эксплуатации. Тестирование продуктов для имитации их поведения во внешней среде - сложный навык, и он может включать, например, ускоренное жизненное тестирование . Наихудший вид дефекта, который может возникнуть после запуска, - это дефект, критичный для безопасности, дефект, который может поставить под угрозу жизнь или здоровье. Их открытие обычно приводит к отзыву продукта или даже к полному изъятию продукта с рынка. Дефекты продукта часто следуют кривой ванны , с большим количеством начальных отказов, более низким уровнем в течение обычного срока службы, за которым следует еще один рост из-за износа. Национальные стандарты, такие как стандарты ASTM и Британского института стандартов , а также международные стандарты могут помочь проектировщику повысить целостность продукта.

Исторические примеры

Катастрофа на мосту Ди .

Существует множество примеров судебно-медицинских методов, используемых для расследования несчастных случаев и катастроф, одним из первых в современный период является падение моста Ди в Честере , Англия . Он был построен с использованием чугунных балок , каждая из которых была сделана из трех очень больших отливок, соединенных вместе. Каждая балка по длине усилена коваными прутьями. Он был закончен в сентябре 1846 года и открыт для местного движения после утверждения первым железнодорожным инспектором генералом Чарльзом Пэсли. Однако 24 мая 1847 года пригородный поезд на Руабон провалился через мост. В результате аварии пять человек погибли (трое пассажиров, охранник поезда и пожарный локомотива) и девять получили серьезные травмы. Мост был спроектирован Робертом Стивенсоном , и местное следствие обвинило его в халатности .

Хотя чугун силен на сжатие, он, как известно, хрупок при растяжении или изгибе. В день аварии настил моста был покрыт балластом пути, чтобы предотвратить возгорание дубовых балок, поддерживающих путь, которые создавали большую дополнительную нагрузку на балки, поддерживающие мост, и, вероятно, усугубляли аварию. Стивенсон принял эту меру предосторожности из-за недавнего пожара на Большой Западной железной дороге в Аксбридже, Лондон, где загорелся и обрушился мост Isambard Kingdom Brunel.

Одно из первых крупных расследований, проведенных недавно сформированной железнодорожной инспекцией, было проведено капитаном Симмонсом из Королевских инженеров , и в его отчете говорилось, что неоднократные изгибы балки существенно ослабляли ее. Он осмотрел сломанные части главной балки и подтвердил, что балка сломана в двух местах, причем первый разрыв произошел в центре. Он проверил оставшиеся балки, проехав по ним локомотивом, и обнаружил, что они отклоняются на несколько дюймов под движущейся нагрузкой. Он пришел к выводу, что конструкция была несовершенной, и что фермы из кованого железа, прикрепленные к балкам, вообще не усиливали балки, к этому же выводу пришли присяжные в ходе дознания. Конструкция Стефенсона зависела от ферм 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) утверждал , что поезд сошел с рельсов и ударил балку, тем сила удара , заставляя его разрушения . Однако очевидцы утверждали, что сначала сломалась балка, а то, что локомотив остался на рельсах, свидетельствует об обратном.

Публикации

Сбои продукта не широко публикуются в академической или отраслевой литературе, отчасти потому, что компании не хотят афишировать свои проблемы. Однако затем он лишает других возможности улучшить дизайн продукта, чтобы предотвратить дальнейшие несчастные случаи. Однако заметным исключением из нежелания публиковаться является журнал Engineering Failure Analysis , издаваемый совместно с Европейским обществом структурной целостности , который публикует тематические исследования по широкому спектру различных продуктов, потерпевших неудачу при различных обстоятельствах. Также становится доступным все большее количество учебников.

Другой заметной публикацией, посвященной отказам зданий, мостов и других конструкций, является « Журнал характеристик построенных сооружений» , который издается Американским обществом инженеров-строителей под эгидой его Технического совета по судебной экспертизе.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

Журналы