A falha catastrófica de um ventilador principal em um túnel de vento indoor durante uma sessão de paraquedismo provocou a ejeção de fragmentos metálicos contra o duto. Nosso pipeline 3D integrou dados de deformação estrutural, dinâmica de fluidos e reconstrução geométrica para determinar a causa raiz: fadiga por ciclos de carga assimétricos. Este artigo detalha o processo forense utilizando Siemens Star-CCM+, GOM Inspect e Autodesk Inventor.
Modelagem CFD e Medição de Deformações Pós-Falha 🌀
As nuvens de pontos do duto danificado e das pás residuais foram importadas do GOM Inspect para o Autodesk Inventor para reconstruir as geometrias deformadas. Com o Star-CCM+, simulou-se o fluxo de ar a 160 km/h, detectando zonas de recirculação que geravam cargas pulsantes não uniformes sobre cada pá. A análise de tensões residuais revelou concentrações de esforço na raiz das pás opostas à zona de impacto. As marcas de impacto no duto foram correlacionadas com a frequência de passagem de pá, confirmando que a falha iniciou após 1,2 milhões de ciclos de flexão assimétrica. Os gráficos de tensão-deformação mostraram uma clara histerese no material, indicando fadiga de baixo ciclo.
Lições sobre a Carga Assimétrica no Projeto de Turbinas ⚙️
Este caso demonstra que os modelos de fadiga simétrica subestimam o desgaste real em túneis de vento. A combinação de CFD estacionário com análise modal no Inventor permitiu identificar que a geometria do duto amplificava as vibrações em uma faixa crítica. Para projetos futuros, recomenda-se integrar sensores de deformação em tempo real e malhas hexaédricas no Star-CCM+ que capturem os gradientes de pressão na esteira. A reconstrução 3D com Cinema 4D facilitou a visualização forense para o relatório de segurança.
Considerando a ejeção de fragmentos e a falha catastrófica documentada, qual metodologia de análise forense 3D permite diferenciar entre uma trinca iniciada por fadiga assimétrica pura e uma propagada devido a defeitos de fabricação na liga da pá da turbina?
(PS: A fadiga dos materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)