A importância da análise de elementos finitos

Por Enderson Moura
Técnico master em SOLIDWORKS na SKA

A competitividade na indústria está cada dia mais acirrada, atualmente cada detalhe faz a diferença para liderar o mercado. Entre as diversas etapas do processo de aprovação de um produto, tivemos uma melhoria significativa, pesquisas recentes mostram um salto tecnológico em virtude do valor agregado em melhorias na engenharia. Logo, ter um software para análise de elementos finitos (FEA) não é mais o diferencial para se manter um passo à frente da concorrência: em tempos de mudanças, a aplicação e interpretação de resultados é o ponto-chave.

A utilização de um software para análise de elementos finitos não substitui o engenheiro ou o técnico de aplicação, o sucesso está em um senso comum, já que a análise de elementos finitos (FEA) é um método computacional que permite simular como o determinado modelo se comporta em uma aplicação real. Essa previsão é feita a partir de um software que permite a implementação da estrutura sob um regime de carregamento de forças como vibração, calor, vazão de fluidos e outros efeitos. A partir disso, é possível interpretar se o material irá falhar, desgastar ou funcionar como projetado. 

Este método oferece uma confiabilidade ao projeto, uma vez que divide o material em uma malha com alto números de elementos. Equações matemáticas que são modeladas de acordo com o carregamento, geometria e material ajudam a realizar a previsão do que ocorre com a peça em questão. Com isso, é possível evidenciar como cada pequena parte do material reage as situações reais, evidenciando pontos críticos de falha, colaborando para a redução de custos, uma vez que fazendo ajustes no projeto e, paralelamente, realizando a validação do protótipo em série, se torna custoso em demasia.

É possível observar claramente que este tipo de desenvolvimento oferece uma grande complexidade e, por isso, deve ter profissionais capacitados e softwares e hardwares com alta potência para a resolução deste tipo de problema. A confiabilidade dos testes de elementos finitos deve ser muito alta, pois o protótipo a ser construído deve atender a um grau de eficiência também muito alto, validando o projeto, caso contrário, tempo e investimento serão desperdiçados. 

SOLIDWORKS Simulation e o SIMULIA Abaqus, na plataforma 3DEXPERIENCE, são excelentes opções. Ambos contam com uma plataforma abrangente de treinamento e processo de certificação, para você se tornar um especialista em simulação.

Para garantir maior eficiência, o processo de análise consiste normalmente em três principais passos: pré-processamento, análise e pós-processamento. Na etapa de processamento, o maior empenho é do responsável por construir o modelo, uma vez que este deve definir a geometria, especificar o material, gerar a malha e aplicar as condições de contorno. Assim, o software irá realizar as análises mantendo a matriz de soluções de cada elemento e do problema geral resolvendo o sistema. No pós-processamento, o software fornecerá todos os dados requeridos na etapa de pré-processamento, garantindo que o usuário possa estabelecer a sua análise sobre o que ocorreu com a estrutura. 

A equipe de projeto acompanha todo desenvolvimento no software de elementos finitos e realiza modificações em tempo real para que o processo de validação seja otimizado. A agilidade deste processo é tão importante quanto à eficiência, caracterizando um projeto de ponta. A fabricação não convencional agrega variáveis ao procedimento, sendo difícil prever o que irá acontecer sem ser feita uma análise minuciosa. Os fatores de tensão interna e residual, vibração e dinâmica dos fluidos são empecilhos desafiadores no projeto de uma peça, mas que podem ser solucionados com uma abordagem precisa e rápida fornecida pelo software de FEA. A simulação aparece como um simplificador de problemas, otimizador de tempo e redutor de custos. Em processos de complexos, ela se torna uma ótima saída em uma larga escala de aplicação, podendo agir em diferentes campos de atuação com uma clareza de resultados, fazendo com que a etapa de projeto tenha um grau de eficiência satisfatório sem que seja necessário realizar nenhuma manufatura. 

Vale ressaltar a importância de profissionais treinados e custo computacional que são embutidos nesse pacote. Porém, somando esses custos e levando em conta a complexidade dos projetos temos a redução do investimento aplicado chega em até 30%. Isso fez que diversas empresas de desenvolvimento de tecnologia ampliarem os seus recursos computacionais e investirem nessa opção, gerando maior lucro em menos tempo.

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