SOLIDWORKS Simulation é um software de Análise de Elementos Finitos (FEA)?

December 6, 2018

Este post irá responder suas principais dúvidas sobre esta solução

 

   Já ouvimos diversas dúvidas a respeito do SOLIDWORKS Simulation, como: “É realmente um software de engenharia?”, “Ele usa qual método para realizar as análises?”, “Esta solução dá resultados confiáveis para as simulações que realizo nos meus projetos?”.

 

   Por isso, decidimos escrever este post, para esclarecer alguns desses questionamento, o que é o SOLIDWORKS Simulation e quais são seus benefícios (para que você possa comparar aos outros softwares de engenharia).

   O SOLIDWORKS Simulation é uma ferramenta de análise de projetos de engenharia baseada em uma técnica numérica chamada Análise de Elementos Finitos ou FEA. Ele é validado pela NAFEMS (International Association for the Engineering Modelling, Analysis and Simulation Community - www.nafems.org) e é reconhecido como um software de engenharia que apresenta resultados totalmente confiáveis.

  (Curiosidade: Para quem usa SOLIDWORKS desde as primeiras versões, a ferramenta antigamente de análise era o COSMOSWorks, pertencente à família de produtos de software de análise de engenharia desenvolvida pela SRAC (Structural Research and Analysis Corporation)).

   O Método dos Elementos Finitos é uma técnica numérica usada para solucionar problemas de campo descritos por um conjunto de equações diferenciais parciais. Bastante usado em várias áreas da engenharia, como projetos de máquina, sistemas acústicos, eletromagnetismo, mecânica dos sólidos, dinâmica dos fluidos, entre outros. Saiba mais sobre softwares do tipo CAE (Computer-Aided Engineering) nesse post (“O que você precisa saber sobre softwares CAE”).

 

 

   Independentemente da complexidade do projeto ou do campo de aplicação, as etapas fundamentais em qualquer projeto de FEA são sempre as mesmas. Temos os seguintes passos:

  1. Construção do modelo matemático

  2. Construção do modelo de elementos finitos

  3. Solução do modelo de elementos finitos

  4. Análise dos resultados

 

CONSTRUÇÃO DO MODELO MATEMÁTICO

 

    Para dar início a uma análise, é necessário ter a geometria da peça para usar como modelo. A partir dela será possível a criação da malha (por isso a geometria CAD deve permitir esta criação, para que sejam fornecidas, ao final, os resultados corretos para deslocamentos, tensões, entre outros).

 

    Um ponto importante: é possível simplificar o modelo CAD (remoção de recursos, limpeza da geometria, etc) para tornar a malha mais viável (veja este post sobre este tema “Simplificando a simulação computacional com o SOLIDWORKS Simulation”). O que isso significa? Modificar as geometrias permitem criação de malhas mais simples e tempos de cálculos menores, sem afetar os resultados finais da análise!

 

    Em resumo, a partir da geometria CAD, pode-se simplificar esta geometria (se necessário) para construção do modelo matemático, que contempla a definição do tipo de análise, propriedades do material, suportes, cargas, etc. Esta última etapa é conhecida como o Pré-Processamento da FEA.

CONSTRUÇÃO DO MODELO DE ELEMENTOS FINITOS

    Com modelo matemático definido, utiliza-se este para construção do modelo de elementos finitos. Primeiro passo? Discretização (ou como é mais conhecido, Geração da Malha)!

 

    A discretização se manifesta como a geração da malha da geometria. As cargas e suportes também são discretizados, sendo estes aplicados aos nós da malha de elementos finitos.

 

    Em resumo: Modelo matemático (Pré-processamento da FEA), discretização (Solução FEA – Modelo FEA) e depois solver numérico (Pós-processamento FEA – Análise dos resultados).

 

SOLUÇÃO DO MODELO DE ELEMENTOS FINITOS

    A solução do modelo é realizada a partir da aplicação de um solver numérico, para produzir os dados desejados. O solver usado no SOLIDWORKS Simulation é também aplicado em diversos outros softwares de simulação existentes no mercado. Saiba mais sobre as melhorias do desempenho de performance do SOLIDWORKS Simulation 2019 clicando aqui.

 

ANÁLISE DOS RESULTADOS

    Em geral, esta é a etapa mais difícil de todas! Por quê? Porque agora é que o conhecimento em engenharia é necessário para interpretação dos resultados gerados. Deve-se levar em consideração as suposições, simplificações e erros apresentados. Em geral, os resultados das análises apresentam dados muito detalhados.

 

SOLIDWORKS SIMULATION – UM SOFTWARE PARA ANÁLISES DE ENGENHARIA

 

    O SOLIDWORKS Simulation usa elementos sólidos tetraédricos para gerar malhas em geometrias sólidas e elementos de casca triangulares para gerar malha em geometrias de superfícies. O software utiliza estes dois tipos de elementos, porque utiliza programas de criação de malha automáticos (automeshers), criando malhas totalmente confiáveis, de forma rápida e fácil. Com isto, o ganho de produtividade é imenso (além disso, a integração com o CAD é outro ponto que aumenta consideravelmente a produtividade).

 

    Os resultados de FEA obtidos com o SOLIDWORKS Simulation são apresentados em forma de deslocamentos, deformações ou tensões (para análises estruturais) e forma de temperaturas, gradientes de temperaturas e fluxo de calor (para análises térmicas). E como decidimos se um projeto está “aprovado” ou “reprovado”?

    Para isto, deve-se estabelecer alguns critérios de interpretação dos resultados da FEA, como deformação máxima aceitável, tensão máxima ( veja este tema aqui nesse post “Encontre a Tensão Máxima em áreas específicas com o SOLIDWORKS Simulation”) ou frequência natural mínima aceitável. Uma questão importante: para avaliar os resultados de tensão, precisamos entender o mecanismo de possíveis falha! Quais componentes de tensão são responsáveis pela falha? Livros de resistência dos materiais apresentam com detalhes discussões sobre este tema e irão te ajudar a tomar as melhores definições.

 

    Por fim, com o SOLIDWORKS Simulation é possível realizar análises lineares e não lineares (saiba mais lendo este post “Análise linear e não linear com software de engenharia”). A partir da versão 2018, uma nova ferramenta também foi inserida para ajudar com otimização do projeto, o estudo de topologia (leia mais aqui “Estudo de Topologia – SOLIDWORKS Simulation 2018”).

 

    Maiores informações sobre SOLIDWORKS Simulation você pode conferir também em nossa página: clique aqui.

 

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