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.