SOluçãO de SimulAçõeS cOmplexAS pArA melhOrAr O

d oc u m e n to
t é c n i co
Solução de simulações
complexas para melhorar o
desempenho do produto
Resumo
O desenvolvimento de produtos inovadores e bem-sucedidos no ambiente competitivo atual exige recursos de
simulação. A capacidade de analisar as características multifacetadas do desempenho físico de um projeto antes de criar
o protótipo pode aumentar de forma significativa a produtividade. As empresas precisam de ferramentas de simulação
robustas para superar com eficiência as demandas de tempo, orçamento e qualidade. O SolidWorks® Simulation oferece
recursos poderosos de simulação que podem resolver problemas complexos de análise, ajudando na criação de produtos
superiores e inovadores de forma mais rápida e econômica.
A simulação de eventos físicos complexos gera inovação
Inovação. Confiança. Eficiência. Essas características não são encontradas
apenas em projetos de produtos bem-sucedidos, mas também nas empresas
que criam e desenvolvem esses produtos. Para desenvolver produtos com esses
atributos, é preciso obter o máximo de informações possível sobre como o seu
projeto irá funcionar sob condições reais, e da forma mais rápida possível.
Os fabricantes não podem mais se permitir o luxo de realizar longos testes
físicos para compreender como um projeto irá se comportar. Colocar produtos
inovadores e confiáveis rapidamente no mercado exige tecnologia de simulação.
E é preciso escolher o pacote de simulação mais adequado. Em muitos casos,
é necessário simular comportamentos físicos complexos que exigem poderosos
recursos de análise não linear, dinâmica, de fluxo de fluidos e multifísica, como
aqueles disponíveis no SolidWorks Simulation. Ao simular os complexos eventos
físicos que afetam os projetos, você obtém informações essenciais que irão
ajudá-lo a tomar decisões importantes. O SolidWorks Simulation facilita a
realização de análises sofisticadas, portanto é possível obter essas informações
rapidamente e sem precisar ter um Ph.D. para fazer isso.
Muitas empresas de sucesso no mundo da fabricação usam o SolidWorks
Simulation porque com ele seus engenheiros podem simular eventos físicos
complexos de forma fácil e direta. Com seu trabalho pioneiro em projetos de
interface de usuário, tecnologia Solver poderosa e ferramentas avançadas para
visualização de resultados, a DS SolidWorks Corp. criou uma plataforma de
simulação avançada que permite resolver problemas de análise desafiadores.
Com o uso de computadores multinúcleo e com multiprocessadores, o SolidWorks
Simulation pode resolver problemas de engenharia de forma eficiente e econômica.
Simulação térmica multifísica pode garantir o
desempenho do produto.
O SolidWorks Simulation fornece soluções precisas e eficientes para problemas
difíceis de análise, acelerando o tempo de comercialização, otimizando o uso
de material, minimizando a incerteza dos projetos, eliminando erros, evitando
devoluções/reclamações de garantia e aumentando a rentabilidade. Mais
importante ainda, a simulação de eventos físicos complexos pode gerar
inovações ao revelar informações importantes sobre os projetos que não
poderiam ser obtidas de outra forma.
Com a tecnologia do SolidWorks Simulation, você irá incentivar a colaboração
em toda a sua equipe de engenharia, promover o desenvolvimento profissional
dos membros da equipe e gerar inovação nos projetos. Você também
promoverá uma organização de projeto e engenharia inovadora, confiável
e eficiente - um ambiente de trabalho gratificante que irá atrair, reter e desafiar
profissionais de engenharia experientes e altamente capacitados.
O mundo é não linear e dinâmico
Para simular com precisão o comportamento estrutural de seus projetos, você
precisa de poderosos recursos de análise avançada, como os disponíveis no
SolidWorks Simulation. O mundo físico onde você cria e desenvolve produtos
não é um domínio plano e linear no qual as respostas estruturais são sempre
proporcionais às cargas aplicadas. O mundo real é 3D, não linear e dinâmico.
A tecnologia de simulação permite a utilização de modelagem matemática baseada
em computador para aproximar e simular os fenômenos complexos do universo
físico. Para produzir aproximações que retratem mais fielmente a realidade,
você precisa utilizar os poderosos recursos de análise não linear e dinâmica do
SolidWorks Simulation. Embora uma visão aproximada do desempenho do projeto,
usando ferramentas de análise linear, seja útil para verificar conceitos básicos, os
projetos de produtos estão cada vez mais sofisticados e apresentam um número
crescente de problemas mais complexos, exigindo recursos de análise não linear
para uma previsão exata do desempenho.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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Problemas de análise não linear
Os problemas de análise estrutural não linear geralmente se enquadram em
três categorias: materiais não lineares, geometrias não lineares e interações
não lineares entre peças. É claro que você pode enfrentar um desafio de
simulação que envolva as três categorias. Você pode estar usando um
material hiperelástico, como, por exemplo, um elastômero, em um formato que
apresenta tanto não-linearidades estruturais, em que a resposta varia de forma
desproporcional às forças aplicadas, como não-linearidades geométricas, em
que os deslocamentos alteram a rigidez da estrutura.
As aplicações práticas da análise de materiais não lineares variam muito. Na
análise não linear de um componente, uma “falha” poderia ser definida pela
extensão do escoamento do material, em vez de apenas se ele escoa ou não,
como na análise linear. Você também pode examinar modos de falha diferentes,
como, por exemplo, flambagem, salto de deslocamento (“snap-through”),
flexionamento de chapa (“oil canning”) ou grandes deslocamentos. Muitos
materiais modernos, como plásticos, sintéticos e compostos, apresentam
propriedades exclusivas que exigem a análise de materiais não lineares
para capturar o complexo comportamento de resposta à carga. Um número
crescente de produtos, como as endopróteses médicas ou os clipes de plástico,
é projetado para deformar e esticar sem falhar, um comportamento que só
pode ser estudado por meio de uma combinação de análises de material não
linear e de geometria não linear.
A possibilidade de queda de um dispositivo de
mão deve ser considerada nas simulações do
projeto.
Ao lidar com materiais não lineares em uma estrutura flexível, você precisará
combinar grandes deslocamentos e análise de materiais não lineares. Uma
consideração importante nessas simulações é que, ao mudar de forma, a peça
pode experimentar um fenômeno conhecido como “enrijecimento de tensão”.
O enrijecimento de tensão pode aumentar ou diminuir a rigidez do componente,
dependendo da carga aplicada e de sua geometria. Às vezes, como no caso dos
efeitos de membrana, uma mudança relativamente pequena na forma resulta
em uma mudança substancial na rigidez.
Para simular com exatidão comportamentos estruturais complexos, incluindo materiais não
lineares, geometrias não lineares, grandes deformações e enrijecimento de tensão, você
precisará dos recursos poderosos do SolidWorks Simulation.
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Cargas não lineares e condições de limite
Embora o termo “não linear” se refira principalmente à natureza da resposta
física de um projeto, as cargas e as condições de limite que provocam reações
não lineares também podem ser de natureza não linear ou dinâmica. Quando
a carga aplicada é uma função do tempo e a resposta do material é uma função
do deslocamento ou da temperatura, os projetos podem reagir de maneiras
difíceis de prever, mas facilmente simuladas com o SolidWorks Simulation.
Prever o impacto de cargas que variam com o tempo e outros efeitos
associados a cargas, como, por exemplo, amortecimento e inércia, que podem
ocorrer devido a forças alternativas, forças aplicadas subitamente ou cargas
intermitentes, exige recursos de análise dinâmica.
O efeito das mudanças de temperatura coloca a análise térmica transiente na
lista de recursos necessários. O estudo de ciclos de carga do tipo “aquecer
e esfriar” exige análise térmica transiente. Muitos materiais possuem
propriedades dependentes da temperatura, e os ciclos de temperatura podem
ter impacto significativo na resposta estrutural do projeto às cargas de serviço.
As cargas e condições de limite também podem ser não lineares e dinâmicas. Com
o SolidWorks Simulation, você pode prever o impacto de cargas que variam com o
tempo e outros efeitos associados a cargas, como, por exemplo, amortecimento, inércia
e propriedades de material dependentes da temperatura.
Simulação de dinâmica avançada
As estruturas não só se deformam, mas também flambam, escoam e
apresentam fadiga sob cargas aplicadas. Também podem vibrar de forma
bastante óbvia ou totalmente imprevisível. A vibração pode ser ampliada
pelo acoplamento de carga-inércia ou por forças periódicas resultantes de
ressonância. Os recursos para simulação de dinâmica avançada do SolidWorks
Simulation permitem resolver os difíceis problemas associados a vibração por
meio de análise modal, análise histórica de tempo modal (resposta no tempo),
análise harmônica (resposta de frequência), vibração aleatória ou análise de
teste de queda.
Qualquer pessoa que projeta mecanismos ou máquinas com peças móveis
sabe como é importante determinar as frequências naturais e os modos de
vibração associados para uma determinada peça ou montagem. Esse tipo de
informação dinâmica é fundamental para o controle da vibração e para produzir
um projeto que funcione bem. Entretanto, é igualmente importante estudar
as características de vibração forçada de seus projetos, nos quais uma carga
variável no tempo estimula a resposta de um ou mais componentes.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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Às vezes, o problema de dinâmica envolve uma carga que é função da
frequência em vez do tempo, como uma mesa vibradora. Isso é conhecido como
análise harmônica e é útil em vários tipos de projeto, especialmente aqueles
com componentes rotativos. Nos casos em que a carga não é determinística,
é possível realizar uma análise de vibração aleatória, que adota um método
probabilístico para a definição de carga. Você pode até simular efeitos de
vibração relacionados às cargas geradas por um terremoto.
“Com o SolidWorks Simulation Premium,
pudemos realizar análises estruturais e
de fadiga para otimizar nosso projeto
e a seleção de materiais. Esse tipo de
informação foi fundamental para controlar
os custos, garantir a qualidade e manter o
cronograma. “
O SolidWorks Simulation oferece uma ferramenta de análise de teste de queda
fácil de usar, para que os projetistas possam compreender as tensões geradas
quando seus projetos caem de uma determinada altura sobre uma superfície plana.
Christopher Narveson
Gerente de projeto e de serviços de engenharia
Cardiovascular Systems, Inc.
Com a análise modal, análise histórica de tempo modal, análise harmônica, vibração
aleatória e análise de teste de queda do SolidWorks Simulation, você poderá
entender melhor a dinâmica do projeto e usar essa informação para resolver os
problemas associados a vibração que são comuns em projetos de máquinas e em
projetos submetidos a cargas de vibração durante a remessa ou o transporte.
Os recursos para simulação de dinâmica avançada do SolidWorks Simulation permitem
resolver os difíceis problemas associados a vibração utilizando análise modal, análise histórica
de tempo modal (resposta no tempo), análise harmônica (resposta de frequência), vibração
aleatória ou análise de teste de queda.
Simulações não lineares e de dinâmica otimizam o desenvolvimento de radares
Líder mundial no desenvolvimento de tecnologia de radar, a Reutech Radar
Systems utiliza o SolidWorks Simulation para resolver problemas estruturais
não lineares complexos e realizar análises dinâmicas avançadas. As estruturas
de radar fabricadas pela empresa são montadas em terra, aeronaves e navios,
sustentando uma ampla variedade de cargas devido a vento, temperatura,
deflexão, vibração sísmica, peso e movimento.
“Precisamos garantir que nossos produtos funcionem tanto em locais
extremamente frios como no calor do deserto, de -40°C a 55°C, e possam
suportar as cargas estruturais associadas a tempestades e condições sísmicas
severas”, explicou Carel Kriek, chefe do setor de engenheria mecânica. “Para
fazer isso de forma econômica e rápida, precisamos prever o comportamento
físico antes de criar qualquer componente”.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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“Estamos desenvolvendo um produto melhor e mais preciso usando simulação,
em vez de construir vários protótipos, para otimizar o projeto”, afirmou Kriek.
“O Simulation nos permitiu reduzir o peso de determinados componentes pela
metade, porque podemos simular as alterações de geometria necessárias para
obter um componente de 25 kg com a mesma resistência e rigidez de um de 60 kg”.
“A análise dinâmica não linear ajuda a prever o comportamento das montagens
contendo materiais não lineares”, acrescentou Kriek. “Podemos prever até mesmo
a exatidão do radar devido à deflexão induzida pelo vento, pelo aquecimento
solar desigual da estrutura do radar e pelo movimento do navio. A capacidade de
executar todos esses diferentes tipos de análises é uma vantagem abrangente”.
Análises avançadas não lineares, dinâmicas e análises de fluxo ajudam os engenheiros da
Reutech Radar Systems a entender os efeitos do vento, como, por exemplo, deflexão induzida,
nas estruturas de radar.
Dinâmica de fluidos computacional
Embora a simulação estrutural represente grande parte dos requisitos de
análise, há uma crescente necessidade de entender como o comportamento e a
dinâmica dos fluidos, tanto dos líquidos quanto dos gases, afetam o desempenho
do projeto. Embora as aplicações iniciais dos softwares de dinâmica de fluidos
computacional (CFD) enfocassem principalmente a aerodinâmica de veículos,
como aviões e automóveis, como alternativa aos ensaios em túnel de vento,
a tecnologia está sendo cada vez mais usada para avaliar outras questões
relacionadas a fluxo de fluidos, como refrigeração, aquecimento, ventilação,
fabricação baseada em fluxo e processos em tubulações.
Com o SolidWorks Flow Simulation, você pode simular as características
físicas do fluxo de praticamente qualquer fluido, incluindo os newtonianos e
os não newtonianos, o que permite calcular as velocidades, pressões, vazões
e temperaturas dos líquidos e gases que influenciam o projeto ou o processo.
Alguns fluidos possuem propriedades materiais caracterizadas por viscosidade
constante e são conhecidos como fluidos newtonianos. Entretanto, muitos tipos
de fluidos, como, por exemplo, polímeros, sangue, ketchup, tinta, xampu e plástico
fundido, exibem um relacionamento não linear, ou dependente do tempo, e não
podem ser descritos através de uma única viscosidade constante. Esses fluidos
são chamados não newtonianos.
A simulação de fluxo pode determinar mudanças
de projeto para reduzir a turbulência e quedas
de pressão, aumentando a eficiência de fluxos
internos.
O SolidWorks Flow Simulation analisa os fluxos de fluidos e de gases, incluindo
gases que fluem a alta velocidade e fluidos que fluem sob alta pressão. Ao
entender como as modificações no projeto afetam o fluxo dos fluidos e como as
alterações no fluxo afetam o comportamento do projeto, você poderá otimizar
o fluxo e evitar possíveis problemas de desempenho.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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Aumento da eficiência de fluidos
Quando pensamos em eficiência de fluidos ou aerodinâmica, normalmente
imaginamos as formas modernas dos carros de corrida, aviões e lanchas. A
redução dos efeitos do arrasto em um veículo em movimento para aumentar
sua velocidade ou, no caso do avião, o posicionamento estratégico do arrasto
para criar sustentação são aplicações comuns das análises de fluxo de fluidos.
Na verdade, com o SolidWorks Flow Simulation é possível simular qualquer
coisa que seria verificada em dispendiosos testes em túnel de vento.
A mecânica dos fluidos, no entanto, envolve muito mais que a interação
aerodinâmica do movimento de um objeto através de um fluido. Ela também se
faz presente quando você considera o fluxo interno de ar através de um objeto,
como o fluxo de ar através de uma tubulação de ar condicionado. Assim, quer
esteja preocupado em criar uma forma que se movimente através do ar ou
definir uma geometria que melhore o fluxo interno de um fluido, você pode usar
o SolidWorks Flow Simulation para tornar seu projeto mais eficiente.
Com o SolidWorks Flow Simulation, você pode avaliar se está lidando com um
fluxo laminar ou turbulento, identificar onde ocorrem vórtices e modificar seu
projeto para eliminar esses fenômenos, evitando ineficiências no fluxo. Você
pode visualizar as características de fluxos complexos utilizando trajetórias de
fluxo, plotagens de seção e ferramentas de plotagem de superfície.
O SolidWorks Flow Simulation oferece poderosas ferramentas de visualização — como os
resultados de trajetória de fluxo aqui mostrados — que poderão ser usadas para estudar as
características de fluxos de fluidos complexos.
Gerenciamento térmico
Uma das crescentes aplicações da simulação de fluxo de fluidos é avaliar
como os fluxos influenciam a temperatura dos componentes de um projeto.
Como muitos sistemas de aquecimento e resfriamento dependem de fluidos
para transferir ou dissipar calor, uma ferramenta para simulação de fluxo pode
ajudar a avaliar o desempenho desses sistemas. O SolidWorks Flow Simulation
pode prever a transferência de calor em líquidos (p.ex., caldeiras e radiadores)
e gases, como sistemas de aquecimento e resfriamento com ventilação forçada.
Você também pode simular os efeitos da radiação solar na temperatura do seu
projeto.
Com o SolidWorks Flow Simulation, é possível identificar as condições ideais
de entrada e saída para satisfazer metas específicas do projeto, incluindo
força, queda de pressão, velocidade e temperatura. Você pode observar como
um fluido se move através de um sistema, incluindo o impacto de ventiladores,
impelidores e dutos sobre as características de fluxo, e até mesmo simular
situações que envolvem vários fluidos.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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O rápido crescimento do desenvolvimento de produtos e aparelhos que utilizam
componentes eletrônicos cria um cenário ideal para o uso da simulação de fluxo
de fluidos no estudo da eficácia de sistemas de resfriamento. Com o SolidWorks
Flow Simulation, você pode avaliar como o fluxo de ar forçado (ventiladores)
afeta os componentes eletrônicos que produzem calor. Esta ferramenta poderosa
permite aplicar cargas térmicas reais, incluindo emuladores de dissipador de
calor, para que você possa examinar rapidamente como modificar o fluxo ou
o projeto para resfriar os componentes eletrônicos de forma mais eficaz.
Em vez de perder tempo e dinheiro em prototipagem e teste de sistemas de
aquecimento e resfriamento, você pode usar o SolidWorks Flow Simulation para
saber exatamente como o sistema irá funcionar e como as modificações no projeto
poderão melhorar o desempenho. Com esse método, é possível evitar falhas em
campo e problemas operacionais, além de controlar os custos de desenvolvimento.
A compreensão de ciclos térmicos complexos e seus efeitos sobre o fluxo de fluidos e na estrutura
pode assegurar a confiabilidade e o desempenho correto do produto ao longo de sua vida
operacional.
Compreensão de processos baseados em fluxo e fabricação
Além de influenciar o desempenho dos produtos tradicionais, o fluxo de
fluidos também pode afetar o desenvolvimento de sistemas projetados para
transportar fluidos sob pressão, alguns dos quais podem ser perigosos, bem
como os processos de fabricação que envolvem materiais em estado fundido ou
liquefeito. Com o SolidWorks Flow Simulation, você pode entender totalmente
o funcionamento dos seus sistemas e processos de fabricação baseados em
fluxo, podendo modificar os projetos para otimizar o desempenho.
Por exemplo, toda vez que um líquido ou um gás é transportado e bombeado
sob pressão, há uma variedade de componentes e montagens que são
afetados pelo fluxo, desde bombas, válvulas e reguladores até canalizações. A
temperatura, em alguns desses sistemas, pode ser uma variável importante.
Em outros, especialmente aqueles que transportam substâncias cáusticas ou
perigosas, manter a integridade do sistema e prevenir vazamentos e descargas
são requisitos essenciais. Independentemente do tipo de fluido envolvido ou
de como ele é processado, o SolidWorks Flow Simulation permite o estudo das
características físicas do sistema e do desempenho de cada peça. Você também
dispõe de efeitos sofisticados como porosidade, cavitação e umidade, e pode
acompanhar o comportamento das partículas em suspensão dentro de um fluxo.
Com essas informações, você pode abordar áreas com problemas potenciais e
aprimorar os componentes que foram projetados em excesso.
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Da mesma forma, quando o processo de fabricação envolve a manipulação de
um material fluido, é possível estudar como o fluxo afeta o desempenho. Você
pode observar como as modificações no projeto do equipamento de fabricação
permitem modular a temperatura, a pressão, a velocidade e o volume.
O SolidWorks Flow Simulation fornece um laboratório de testes virtual de
dinâmica dos fluidos para que você possa simular e melhorar o desempenho dos
fluxos de maneira eficiente e econômica.
“Com recursos integrados (software
SolidWorks) de FEA (análise de elementos
finitos), sabemos que nossas peças não
falharão. Isso nos permite evitar os custos
materiais associados à fabricação de peças
mais pesadas ou maiores para minimizar o
risco de falhas”.
David Fulmer
Vice-presidente de engenharia
SawStop, LLC
Qualquer processo de fabricação que envolva a manipulação de material fluido pode ser
simulado e melhorado com o SolidWorks Flow Simulation. Com essa poderosa ferramenta,
você pode analisar como as modificações no projeto do equipamento de fabricação permitem
modular e otimizar a temperatura, a pressão, a velocidade e o volume.
Análises térmica e de fluxo de fluidos melhoram a produção
Fabricante de muitas marcas conhecidas de aparelhos de jantar, acessórios
para cozinha, cutelaria e utensílios domésticos, a World Kitchen LLC utilizou
o software SolidWorks Flow Simulation para otimizar a criação de seus
produtos Pyrex®. Durante o processo de fabricação usando termoformagem,
o vidro derretido à temperatura de 1150°C flui ao redor de uma série de curvas
antes de cair no molde, no qual uma prensa faz com que o vidro assuma várias
formas de utensílios de cozinha.
“Se o equipamento de moldagem estiver frio demais, o vidro terá uma aparência
enrugada. Se o equipamento de moldagem estiver quente demais, o vidro
irá se fundir ao metal e será impossível removê-lo do molde”, explicou Mark
Cole, projetista sênior de moldes. “É por isso que é tão importante dispor
de fluxo de água e resfriamento precisos. Encontrar esse equilíbrio térmico
permite produzir vidro de alta qualidade e evitar que ele funda os componentes
metálicos de moldagem que usamos na fabricação”.
Ao realizar simulações complexas, térmicas e de fluxo de fluidos com
o SolidWorks Flow Simulation, a World Kitchen pôde modificar o equipamento
para atingir o equilíbrio térmico com mais rapidez, economizando 40% do
tempo de projeto e US$ 230.000 em custos de desenvolvimento.
“O SolidWorks Flow Simulation permite identificar os pontos quentes e frios
com antecedência”, ressaltou Cole. “Com o SolidWorks Flow Simulation,
podemos criar componentes de alta qualidade resistentes a altas temperaturas
sem problemas térmicos, paralisações ou custos adicionais”.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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A World Kitchen utilizou o SolidWorks Flow Simulation para simular os eventos físicos complexos
térmicos e de fluxo de fluidos em operações de fabricação envolvendo termoformagem de vidro
fundido. Essas simulações permitiram à empresa obter mais rapidamente o equilíbrio térmico ideal
em seus processos de fabricação, economizando tempo e dinheiro como resultado.
A simulação do mundo real exige análise multifísica
Embora grande parte dos problemas de simulação estude um tipo particular
de fenômenos físicos, como, por exemplo, análises estruturais não lineares,
dinâmica, dinâmica de fluidos e análises térmicas, há muitas situações que
exigem uma abordagem multifísica combinada. Os exemplos de simulações
multifísicas incluem tensão térmica ou termomecânica (térmica/estrutural),
interação estrutural de fluidos (fluxo/estrutural), fluxo de fluidos com
transferência de calor (fluxo/térmico) e interação estrutural de fluido com
transferência de calor (fluxo/térmico/estrutural).
A combinação do SolidWorks Simulation com o SolidWorks Flow Simulation
oferece um conjunto poderoso de ferramentas integradas para análise de
muitas combinações possíveis de fenômenos físicos, permitindo o entendimento
definitivo de como vários fenômenos físicos afetam o funcionamento e o
desempenho do seu projeto.
O impacto da temperatura nas estruturas
A maioria dos produtos não é implantada em ambientes que mantêm uma
única temperatura uniforme, e muitos produtos são submetidos a ciclos de
aquecimento e resfriamento que podem afetar a integridade mecânica de uma
estrutura e sua resposta. O SolidWorks Simulation pode ajudá-lo a analisar o
impacto do calor no desempenho estrutural.
Por exemplo, em alguns casos, a distribuição de calor em uma estrutura pode
influenciar como o projeto irá se deformar e, inversamente, como a deformação
estrutural pode afetar a maneira pela qual o calor se move através de uma
estrutura. Às vezes, a natureza dessa interação é essencialmente em uma
direção: a resposta estrutural altera o comportamento térmico ou as respostas
térmicas afetam o desempenho estrutural. Em outras ocasiões, a interação
ocorre nos dois sentidos, quando cada tipo de resposta física afeta a outra.
Esse é um processo interativo que, muitas vezes, requer análise não linear
térmica/estrutural para uma simulação correta.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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“Além de nos permitir estudar os efeitos de
tensões, fluxo e temperatura nos projetos,
as ferramentas do SolidWorks Simulation
também garantem um fator de segurança
adequado”.
António Caroço
Diretor de sistemas de informação e melhores
práticas
Martifer Group
Análises multifísicas com o SolidWorks Simulation permitem estudar o impacto combinado
de diferentes tipos de fenômenos físicos, como a interação entre os efeitos estruturais e os
efeitos térmicos.
Além das situações em que existe interesse na interação de dois tipos de
fenômenos físicos, há circunstâncias em que a interação de três tipos é desejável.
Você pode usar a combinação do SolidWorks Simulation com o SolidWorks Flow
Simulation para resolver desafios de engenharia para os quais é necessária uma
análise multifísica envolvendo respostas térmicas, de fluxo e estruturais.
Por exemplo, você está projetando um sistema no qual o fluxo do fluido altera a
temperatura, a mudança na transferência de calor causa deformação estrutural,
e essa deformação altera os limites que determinam o fluxo, alterando sua
natureza, o que, por sua vez, afeta a temperatura, e o círculo de respostas
físicas interrelacionadas continua. Esse é um problema clássico de análise
multifísica de fluxo/térmica/estrutural.
Embora nem todos os desafios de engenharia requeiram uma solução de
simulação multifísica tripla de fluxo/térmica/estrutural, muitos a exigem. As
soluções do SolidWorks Simulation permitem atender às necessidades de
análise estrutural não linear, dinâmica, de fluxo de fluido e térmica, portanto,
você sempre terá ao seu alcance uma poderosa ferramenta para quando
precisar de uma solução que envolva análise multifísica.
Muitos tipos de produtos exigem sistemas de resfriamento ou aquecimento para
gerenciamento dos níveis de temperatura. Com o SolidWorks Flow Simulation, você poderá
reduzir os ciclos de prototipagem e os custos com a otimização do desempenho dos sistemas
de aquecimento/resfriamento no software.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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Análise de fluxo/térmica/estrutural otimiza o projeto de um aquecedor de processo
A Gaumer Process é líder mundial no desenvolvimento de aquecedores,
sistemas e controles elétricos de processos utilizados nas indústrias de
petróleo, gás, processamento de alimentos, tratamento de águas residuais
e petroquímica. A empresa implementou o SolidWorks Simulation Premium
e o SolidWorks Flow Simulation para simular a multifísica envolvida no projeto
de aquecedores elétricos de processos.
A Gaumer utilizou as soluções do SolidWorks Simulation para examinar as
características estruturais, térmicas e de fluxo em torno de seus projetos de
flange, permitindo reduzir a espessura dos flanges em 50% e resultando em
economias substanciais. Os novos projetos de flange continuam apresentando
excelente desempenho e exigem menos material e energia para serem fabricados.
“Quando simulamos o comportamento térmico, estrutural e do fluxo de fluido
no interior e em torno do flange, vimos que estávamos desperdiçando material”,
explicou Craig Tiras, P.E., vice-presidente de engenharia e projeto. “Desde então,
conseguimos otimizar os projetos e reduzir os custos gerais de material em 75%”.
A Gaumer usou os resultados de análises multifísicas adicionais para
economizar US$ 100.000 em custos de prototipagem e sistemas de engenharia
que suportam cargas sísmicas e ventos com velocidade de 150 mph.
“Podemos simular a carga do vento externo em CFD, bem como a radiação
solar em locais extremamente quentes e frios, e transportar esses resultados
para o pacote de análise estrutural a fim de obter resultados mais realistas”,
informou Tiras. “Em vez de usar força bruta e falta de conhecimento para
compensar pelo excesso, podemos projetar nossos suportes e apoios usando
materiais mais finos de uma maneira que atenda com mais exatidão às
necessidades do ambiente operacional real”.
Com o SolidWorks Simulation Premium e o SolidWorks Flow Simulation, os engenheiros da
Gaumer Process estudaram os fenômenos estruturais, térmicos e de fluxo ao redor dos projetos
de flange para aquecedor elétrico de processo. Essas simulações permitiram à Gaumer reduzir a
espessura dos flanges em 50%, resultando em economias substanciais.
Solução de simulações complexas para melhorar o desempenho do produto
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Modelagem da complexidade do mundo com o SolidWorks Simulation
A capacidade de prever o desempenho de seus projetos em condições reais de
funcionamento é a essência da engenharia e o propósito da prototipagem. No
entanto, no mercado competitivo global atual, os fabricantes não podem mais
arcar com o tempo ou os custos da realização de testes físicos extensos. É
cada vez mais importante para o desenvolvimento de produtos bem-sucedidos
aproveitar a tecnologia de simulação para obter, com rapidez e economia,
informações valiosas sobre o desempenho dos projetos que possam ajudar a
criar produtos superiores e mais inovadores, colocando-os no mercado antes da
concorrência.
Para simular com precisão e eficácia a complexidade dos fenômenos físicos do
mundo real, e tratar seus efeitos nos projetos, você precisa de uma ferramenta
de análise poderosa como o SolidWorks Simulation. Na análise de mecânica não
linear, vibração, transferência de calor, dinâmica dos fluidos ou de complexos
sistemas de multifísica, a combinação do SolidWorks Simulation com o
SolidWorks Flow Simulation pode ajudá-lo a superar os desafios de engenharia
mais difíceis. Diversos fabricantes líderes no mercado utilizam as soluções do
SolidWorks Simulation porque ele permite solucionar facilmente problemas
complexos de análise.
Com a tecnologia do SolidWorks Simulation, você irá obter respostas para as
dúvidas de engenharia mais urgentes e desafiadoras de forma mais eficiente e
econômica do que com o uso de protótipos ou outras ferramentas de análise.
O acesso a informações essenciais de desempenho do projeto ajudam a reduzir
o tempo de comercialização, os custos de desenvolvimento e o uso de material,
além de validar as opções de projeto, melhorar a qualidade, evitar devoluções/
reclamações de garantia e aumentar a lucratividade. Em resumo, o SolidWorks
Simulation ajuda você e sua empresa a serem mais inovadores, confiáveis
e eficientes.
Em um mundo não linear dinâmico, você precisa
de uma poderosa ferramenta de simulação que
resolva facilmente problemas complexos.
Para saber mais sobre como as poderosas soluções do SolidWorks Simulation
podem melhorar o processo de desenvolvimento de seus produtos, acesse
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