A engenharia mecânica para o desenvolvimento de produtos consiste em três etapas principais: projeto, simulação e manufatura. Você entende o que significa simulação? Se não, você não está sozinho. A simulação pode parecer um conceito abstrato e até um pouco intimidador. Como gerente ou engenheiro de projeto, aumentar seu conhecimento sobre simulação e análise pode ajudar seus produtos, sua equipe e você mesmo. Continue lendo para entender melhor os fundamentos da simulação.

O que é simulação e quais são seus benefícios? 

A simulação é o processo de analisar modelos de Projeto Auxiliado por Computador (CAD) para validar que seus projetos resistirão às condições de seus ambientes operacionais.

A simulação geralmente utiliza alguma variação da Análise de Elementos Finitos (FEA). A geometria dos produtos atuais, criada em software CAD, é muito complexa para ser resolvida por meio de equações clássicas, nas quais basta inserir valores de dimensão, materiais e cargas para se obter um resultado.

Aproveitamos o poder dos computadores porque a alternativa é simplesmente cara e demorada demais. Sem a simulação, as equipes de projeto dependeriam de protótipos físicos para a realização de testes no mundo real. O ciclo iterativo de reprojetar, construir novos protótipos e refazer os testes é simplesmente lento demais para o mercado de desenvolvimento de produtos atual. Com a simulação, é possível analisar muito mais casos de teste, especialmente os casos extremos (edge cases), do que com testes no mundo real.

Além de validar seus projetos, as ferramentas de simulação podem otimizar seus modelos para encontrar a melhor variação possível dentro do espaço de soluções. Isso geralmente significa minimizar a massa e os custos de material, tornando a peça forte o suficiente apenas para atender aos requisitos.

Tipos de simulação

Existem inúmeros tipos de simulação possíveis com o CAD. Vamos discutir cada um brevemente aqui.

Simulações básicas incluem análises estruturais, térmicas e modais. As análises estruturais estudam os efeitos de cargas e forças para calcular tensões e deslocamentos. As análises térmicas calculam temperaturas e fluxos de calor para condições de condução, convecção e radiação. As análises modais calculam as frequências naturais e os modos de vibração de um objeto.

Simulações avançadas incluem análises dinâmicas, de mecanismo e de flambagem. As análises dinâmicas permitem alterar as cargas em função do tempo ou da frequência e incluem simulações de vibração aleatória. As análises de mecanismo permitem calcular posição, velocidade, aceleração, forças, reações e envelopes de movimento para montagens com componentes móveis. A flambagem é um modo de falha especial para seções finas sob compressão. Uma análise de flambagem calcula o Fator de Carga de Flambagem (BLF) crítico e a forma de flambagem.

A simulação multifísica permite estudar dois ou mais tipos de fenômenos físicos em um sistema ao mesmo tempo. Por exemplo, quando cargas termodinâmicas e estruturais atuam ao mesmo tempo, a rigidez do modelo se altera. A simulação multifísica gera resultados mais precisos do que se esses efeitos fossem analisados separadamente e somados.

A Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) calcula a velocidade, a pressão e a temperatura de fluidos (líquidos ou gases) que escoam dentro e/ou ao redor do seu produto.

As capacidades de simulação do Creo

A PTC oferece inúmeras soluções para realizar análises e simulações em suas peças, montagens e produtos. Elas incluem:

Creo Simulate. Esta é a oferta original da Creo para simulação, que usa uma variação da FEA chamada Análise de Elementos Geométricos (GEA). Este tipo de solver é mais tolerante com analistas menos experientes, mas ainda produz resultados precisos. O Creo Simulate suporta inúmeras análises estruturais, modais, térmicas, dinâmicas e de fadiga.

Creo Simulation Live (CSL). Usando o poder do Ansys, o CSL permite que os projetistas realizem estudos estruturais, térmicos, modais и CFD diretamente no ambiente de projeto do Creo. As alterações no modelo atualizam os resultados da simulação em tempo real.

Creo Ansys Simulation (CAS). Para realizar simulações Ansys mais complexas, o CAS permite que você inclua idealizações, CFD e multifísica em suas análises estruturais e térmicas.

Creo Flow Analysis. Este módulo do Creo da Simerics inclui efeitos avançados de CFD, incluindo turbulência, radiação, cavitação e fluidos multifásicos (gás e líquido).

Mechanism Dynamics Option (MDO). Muitos produtos contêm componentes móveis. O MDO permite que você analise montagens, incluindo cargas de força e de momento, bem como entidades avançadas como molas, amortecedores, gravidade e contatos entre peças.

Cada uma dessas ofertas oferece uma variedade de capacidades que podem aprimorar a habilidade de sua equipe de construir produtos melhores que atendam aos requisitos de seus clientes.

Incorporar a simulação ao processo de projeto pode reduzir tanto os custos quanto o tempo de lançamento no mercado, fornecendo um diferencial chave entre você e seus concorrentes. Se sua organização já utiliza a simulação, aprofundar seu entendimento pode ajudá-lo a liderar sua equipe para usar essas ferramentas como uma vantagem estratégica.