A fratura de um eixo de transmissão em voo representa um dos modos de falha mais críticos em helicópteros. Distinguir se a origem foi uma fadiga progressiva induzida por vibrações torsionais ou um defeito de fabricação incrustado no material é vital para a prevenção de acidentes. Este artigo detalha o fluxo de trabalho forense que combina VGSTUDIO MAX, SolidWorks Simulation e fotogrametria com Pix4D para analisar a superfície de fratura e os campos de tensão internos.
Fluxo de trabalho: do micro-CT ao mapa de tensões 🛠️
O processo começa com a aquisição de dados volumétricos do eixo fraturado por meio de microtomografia computadorizada, processada no VGSTUDIO MAX. Esta ferramenta permite realizar uma inspeção volumétrica completa e gerar uma malha 3D da superfície de fratura com resolução micrométrica. A fractografia digital identifica marcas de praia, estrias de fadiga e a zona de início da falha. Posteriormente, esse modelo é exportado para o SolidWorks Simulation, onde são aplicadas as cargas torsionais e vibratórias registradas em voo. A simulação estrutural calcula os mapas de tensões de Von Mises e fatores de concentração de tensões, permitindo comparar as previsões numéricas com as marcas físicas observadas na varredura 3D.
Vibração versus inclusão: a chave forense 🔍
A diferenciação entre fadiga por vibração e defeito de fabricação reside na morfologia do ponto de início. As vibrações torsionais geram um padrão de estrias concêntricas e uma zona de propagação lisa e homogênea. Por outro lado, uma inclusão ou porosidade interna mostra uma geometria irregular e bordas angulosas na fractografia 3D. Ao sobrepor as simulações do SolidWorks com os cortes volumétricos do VGSTUDIO MAX, confirma-se se o pico de tensão localizado coincide com um defeito preexistente ou com a frequência natural de vibração do eixo, estabelecendo assim a causa raiz do acidente.
Como a fractografia digital 3D pode distinguir com precisão as marcas de fadiga vibratória das inclusões de fundição na superfície de fratura de um eixo de transmissão de helicóptero?
(PS: A fadiga dos materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)