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Sistemas CAE
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Introdução
Em muitos estudos e pesquisas para desenvolvimento de um projeto, um engenheiro depara-se
com a necessidade de prever o comportamento real de seu projeto. Uma possível solução para essa
questão seria a construção de protótipos ou modelos reduzidos para ensaios em laboratórios, onde
instrumentos de medição estrategicamente distribuídos reuniriam dados de tensões, deformações,
velocidades, forças, etc. Porém, geralmente a construção e ensaio de diversos protótipos costumam
consumir mais tempo e recursos do que seria o desejável, não sendo, portanto a solução ideal.
Atualmente o desenvolvimento tecnológico permite que softwares simulem situações físicas reais
de maneira bastante completa, resultando em verdadeiros protótipos virtuais. O uso desses
softwares serve para simular o desempenho de um determinado projeto e também para fazer
melhorias e encontrar soluções para problemas antes desconhecidos.
Metodologia
Análise estática linear de tensões por elementos finitos
Os softwares de CAE utilizam modelos digitais para simular fenômenos físicos reais através de
métodos numéricos aproximados. Os sistemas CAE mais difundidos atualmente são baseados no
método dos elementos finitos, o qual separa um modelo de CAD em pequenas partes, resolvendo
então um conjunto de equações algébricas para obter os resultados desejados, em função das
cargas e das condições de contorno aplicados.
Análise linear estática calcula as tensões e deformações da geometria dados três pressupostos
básicos:
A peça ou conjunto com carga deforma com pequenas rotações e deslocamentos
A força aplicada sobre o componente é estática (ignora inércia) e constante ao longo do tempo
O material tem uma relação constante entre deformação e tensão (Lei de Hooke)
Metodologia
A fim de realizar análise linear estática, informações sobre os materiais devem ser
conhecidas. O de banco de dados dos softwares geralmente são pré-estabelecidos,
porém é facilmente configurável para incluir materiais personalizados.
Com isso é possível realizar análises e simulações muito próximas das condições reais,
porém apesar dos ótimos recursos que essas ferramentas nos oferecem, o
conhecimento da base delas é fundamental.
Metodologia
Simulação de eventos mecânicos
A tecnologia de Simulação de Eventos Mecânicos (MES) adiciona movimento à análise
tradicional de elementos finitos, dispensando assim o conhecimento prévio das forças
envolvidas. Por outras palavras, as forças atuantes são calculadas internamente pelo software,
de maneira transparente para o utilizador. Como por exemplo não seria necessário descobrir
quais são as forças externas que a estrada exerce sobre a bicicleta enquanto esta se
movimenta.
Seria suficiente introduzirmos a velocidade da bicicleta e o perfil da estrada (que são
parâmetros conhecidos), e o software nos fornecia os resultados calculados. Além de calcular
as tensões e deformações, as eventuais falhas do material seriam apresentadas visualmente
através de animações bastante intuitivas.
Principais softwares CAE e suas funcionalidades
Catia - Cadam
As ferramentas de análise e simulação do Catia fazem a análise do comportamento das peças,
e simulam a melhor maneira destas se encaixarem umas nas outras quando montadas em
conjunto, fazendo também a otimização das peças de acordo com as especificações do
desenho.
As Soluções Catia-cadam de Análise e Simulação, também incluem outras ferramentas de
simulação, que permitem ao utilizador produzir imagens extremamente reais de protótipos
digitais, a análise da cinemática dos mecanismos, a simulação de movimentos automáticos, e
o encaixe de peças para montagem e manutenção.
Catia – Cadam
As Soluções Catia-cadam de Análise e Simulação fornecem três soluções especificas para
Análise e Simulação, que são:
- Generative Part Stress Analysis;
- Finite Element Analysis;
- Kinematics
Principais softwares CAE e suas funcionalidades
Daystar Software - Steel Designer
A Daystar Software foi criada em 1984. Esta Empresa disponibiliza uma aplicação chamada
Steel Designer, especialmente voltada para trabalhar com a área da Engenharia civil e
estruturas.
Algor
A Empresa ALGOR Inc., disponibiliza uma linha de produtos que inclui ferramentas de
design, análise e simulação que disponibilizam aos engenheiros a possibilidade de prever o
comportamento dos produtos a fabricar.
Dispõem de soluções para simulação de eventos mecânicos, elementos finitos, de análise
eletrostática, de comportamento de fluidos e de transferências de calor.
Principais softwares CAE e suas funcionalidades
SRAC - Cosmos
A Structural Research & Analysis Corporation desenvolve e Comercializa softwares CAE,
desde a sua criação em 1982. Esta Empresa contribuiu com inovações que fizeram a
diferença na evolução deste tipo de programa.
Dispõe de soluções para a maior parte de testes e simulações necessárias ás diversas áreas da
Engenharia, principalmente para a Mecânica.
Moldflow
Desde a sua criação em 1978 a Moldflow, conseguiu através da suas constantes pesquisas, ser
a primeira a conseguir criar novas aplicações. Esta empresa está voltada para a indústria dos
plásticos.
Disponibiliza vários programas, nomeadamente, o Moldflow Plastics Advisers e o Moldflow
Plastics Insight.
Principais softwares CAE e suas funcionalidades
Elcad
O Elcad é um software CAE Profissional cuja finalidade é auxiliar o desenvolvimento
de projeto eletrotécnico, voltado para a construção de esquemas elétricos, geração
automática de documentação (listas e diagramas) e integração com outras ferramentas
de software.
Exemplos de resultados obtidos através de um software CAE:
Exemplos de resultados obtidos através de um software CAE:
Vantagens e desvantagens
Vantagens
- Alto percentual de êxito;
- Eliminação da necessidade de protótipos;
- Aumento da produtividade;
–Facilidade, comodidade e maior simplicidade na etapa de desenho;
–Rapidez, exatidão e uniformidade na fabricação;
- Produtos mais competitivos;
- Produto mais econômico, de ótima qualidade em menor tempo.
Desvantagens
- Alto custo de hardwares;
- Alto custo de softwares;
- Alto custo de mão de obra qualificada.
Conclusão
Antigamente, em uma fase inicial era necessário fazer um projeto da peça a ser fabricada.
O projeto era normalmente elaborado por Engenheiros experientes, mas existia sempre a
possibilidade dos Engenheiros cometerem erros. Depois, era necessário perder bastante
tempo para efetuar todos os cálculos necessários. Em seguida, o projeto era enviado para a
fabricação para ser feito primeiro um protótipo. Posteriormente, a peça era analisada e
testada para ver se cumpria todos os requisitos, no caso disto não acontecer, era necessário
voltar ao início.
Assim é fácil de concluir que no passado a criação de um protótipo demorava muito tempo
e custava muito dinheiro. Com os softwares CAE a validação do produto na maioria dos
casos é feita sem ter que elaborar um protótipo do mesmo. Isto gera considerável economia
de tempo e dinheiro.