Análise probabilística de fadiga por cadeia de Markov. - Ana, Mario Batista da (2004)
O transporte de cargas líquidas perigosas tem, no Brasil, um alto fator de risco ocasionado pelo estado ruim de nossas estradas e vias urbanas que, ao menos no curto ou médio prazos, não se resolverá. É fato comum que caminhões tanque, mesmo após alguns poucos meses de uso, apresentem trincas estruturais comprometedoras que, por ação fiscalizatória dos órgãos reguladores de proteção ao meio ambiente, implicam na remoção do veículo para reparos, com enormes perdas diretas para as transportadoras e indiretas para os fabricantes. A origem do problema, corroborada pelo mau estado das vias trafegáveis, pode ser relacionada ao próprio procedimento de projeto, uma vez que o dimensionamento estrutural é obtido pela aplicação de normas brasileiras que, no cerne, são quase uma tradução literal de normas estrangeiras. Estas, evidentemente, foram criadas tomando como premissa as condições bem menos críticas das vias trafegáveis do primeiro mundo. Neste âmbito, como um demonstrativo do que se quer dizer, podemos citar o fato conhecido de que mesmo bons caminhões, fabricados no exterior ou fabricados no Brasil com tecnologia importada, tendem a reproduzir o histórico de surgimento de trincas, muito antes de se atingir a vida operacional prevista para o equipamento. Particularmente para as pequenas e médias montadoras, de capital nacional, e que basicamente dominam o mercado de caminhões tanque, essa questão tem se consubstanciado num grande problema, problema este que está exigindo enfoque nacional na busca de uma solução mais aceitável, no sentido de viabilizar mudanças nos processos de projeto, fabricação e testes. Espera-se que disso resulte alguma garantia quanto à previsão mais realista da vida operacional do equipamento, para as reais condições das estradas brasileiras, dispondo-se de um procedimento que possa vir a contribuir mais adequadamente na estimativa da vida em fadiga da estrutura. ) Tal procedimento, pelo que se sabe da prática de projeto de estruturas veiculares, não pode prescindir de testes experimentais uma vez que avaliações puramente teóricas (mesmo que com o uso de ferramentas numéricas modernas, como o Método dos Elementos Finitos), por inúmeras razões, estão longe de serem auto-suficientes. É prática comum nas grandes montadoras que, para cada novo projeto, um protótipo seja submetido à experimentação real, em pistas de testes, antes de se iniciar a produção seriada. As pistas, quase que um segredo de estado, são montadas seguindo requisitos próprios de cada montadora e servem, por um processo de tentativa e erro, para identificação e correção de problemas estruturais. Os testes são destrutivos, repetitivos e de longa duração, pois é necessário chegar ao limite do surgimento de trincas, demandando uso contínuo de instrumentos e técnicos especializados. Portanto, em função de seus altos custos, tais testes dificilmente podem ser bancados como prática regular por pequenas montadoras, que nem ao menos têm a alternativa da diluição dos custos numa produção em série. No contexto do que foi exposto, o propósito essencial desta tese é o de estabelecer um procedimento teórico-experimental que, compatível com os recursos de uma pequena montadora, seja capaz de lograr resultados confiáveis no que tange à previsão de vida operacional de cada novo equipamento projetado. Para tanto, o embasamento teórico tem a função de reduzir o número de experimentos necessários, formando-se um método de avaliação em que os testes não sejam destrutivos e não sejam em grande número, permitindo que se use o próprio equipamento, a ser passado ao cliente, como o objeto dos ensaios. ) O tratamento numérico por modelo de elementos finitos não tem a função precípua, dentro do método proposto, de servir a simulações dinâmicas em computador, embora isso, dentro de determinadas restrições, também pudesse ser feito. Tem tido, na essência, a função de amparar os resultados experimentais, ampliando o significado das medições efetuadas, de modo que testes feitos em algumas poucas pistas urbanas, consideradas típicas, prestem-se à extrapolação para uma situação de longo prazo, algo mais geral. Em outras palavras, resultados numéricos de elementos finitos e resultados experimentais são tratados concomitantemente num contexto de análise probabilística cuja função é oferecer uma estimativa de engenharia para a vida em fadiga. Isso deve permitir que se tomem decisões sobre a adequabilidade de um determinado dimensionamento estrutural para as condições reais, mais representativas, das vias trafegáveis brasileiras, sem demandar o emprego de recursos financeiros incompatíveis com as possibilidades de pequenas e médias montadoras. Exige-se, em contrapartida, um aprofundamento teórico maior do que aquele até hoje cotidianamente adotado, mesmo nas grandes montadoras. Disso, então, surge a necessidade de conceitos mais avançados relacionados à análise probabilística de tensões, nos quais se inserem os termos: Matriz de Rainflow, Cadeia de Markov, processos chaveados etc., como aqui são vistos.