Simulação de Projeto

A simulação de projeto ajuda os fabricantes a verificarEM e a validarEM a função pretendida de um produto em desenvolvimento, bem como a capacidade de manufatura do produto. A palavra "simulação" é normalmente usada como um termo genérico para engenharia auxiliada por computador (CAE). Ao longo dos anos, várias abordagens de simulação de projeto tornaram-se componentes padrão de desenvolvimento de produtos em muitos setores e continuam a expandir em importância, como computadores econômicos, mais rápidos, e software de simulação de projeto, acessíveis e fáceis de usar permitem aos usuários tratar de novas tecnologias e aplicativos.

Os modelos de simulação são conjuntos de equações matemáticas representando o comportamento do sistema em um domínio físico de interesse. A complexidade da matemática depende da disponibilidade de dados e varia em função do aplicativos e do estágio de projeto.

No desenvolvimento inicial, representações de sistema mais simples usam considerações analíticas e verificam a interação entre vários aspectos físicos em um nível conceitual. Em estágios posteriores de desenvolvimento, modelos normalmente muito complexos, específicos do aplicativo, são usados para validação e refinamento. Os aplicativos podem cobrir aspectos como comportamento estrutural, acústica, dinâmica de sistema, resistência a colisão, análise térmica e de fluido, análise de pressão, economia de combustível, desenvolvimento de controle e muito mais. Várias tecnologias existem para dar suporte a esses diferentes estágios de projeto e aplicativos, como:

  • CAE 1D ou simulação de sistemas
  • Modelagem de elemento finito (FE)
  • Modelagem de elementos de fronteira
  • Simulação de vários corpos
  • Dinâmica de fluido computacional (CFD)

Condições operacionais podem ser adicionadas na forma de condições de contorno, casos de carga ou restrições. Isso pode resultar em considerações teóricas, dados medidos ou o resultado de simulações iniciais.

Simulação de Projeto para Teste Virtual e Validação

A simulação de projeto pode incluir uma ampla variedade de análises que testam o comportamento virtualmente de um produto sob várias condições ambientais e operacionais. Diferentemente de tentativa e erro, um processo de simulação inteligente permite a implementação direcionada de opções de projeto em vários estágios do ciclo de desenvolvimento. Isso reduz drasticamente a necessidade de testes recorrentes, demorados, em protótipos físicos caros, e posteriormente reduz o tempo total de desenvolvimento. Um processo de simulação de projeto eficaz ajuda empresas a reduzirem custos de desenvolvimento e apresentarem produtos inovadores para o mercado mais rapidamente que a concorrência.

Simulação de Projeto para Capacidade de Manufatura

A simulação de processos de manufatura, ou a previsão de métodos de manufatura usados para fazer o produto, é normalmente chamado de "simulação de processo" ou " manufatura virtual". Ela inclui a simulação de forma, estampagem e usinagem e outros processos para determinar a capacidade de manufatura do projeto, bem como o efeitos de alterações do projeto de acordo com o método de manufatura. É mais próximo à engenharia de manufatura do que a engenharia de tensão tradicional descrita acima, embora a tecnologia de suporte seja a mesma (modelagem de FE). Ser capaz de visualizar uma simulação do processo de manufatura conforme você projeta os processos de manufatura otimizados de resultados de produto, bem como produtos que são otimizados para desempenho, custo e qualidade.

Modelos de Simulação versus Protótipos Físicos

Os modelos de simulação oferecem mais flexibilidade do processo de desenvolvimento de produtos comparados com protótipos físicos. Criar alternativas de projeto com frequência requer apenas alguns cliques de botões e testá-los não requer uma configuração complicada. Além disso, a simulação de projeto pode fornecer mais tipos de resultados de análise que podem ser possíveis obter através de teste físico devido a questões práticas. Os modelos de simulação também permitem que você teste virtualmente os locais no produto que não podem ser fisicamente acessados com equipamentos de medidas, podem gerar magnitudes físicas para as quais não existem sensores e fornecer uma visualização virtual no chão de fábrica para entender processos de fabricação.

Como não há risco do objeto testado (produto) ser danificado, a simulação de uma condição operacional extra é apenas uma questão de aplicar uma condições de contorno diferente. Isso é útil especialmente se o produto que precisa ser testado é algo como um satélite – onde não há protótipos físicos preliminares – pois o produto final é aquele de deve ser tetado e não é desejável executar testes extremos com ele. A simulação de projeto também tem um intervalo operacional muito mais amplo que o teste físico; ela pode modelar e testar virtualmente condições que são difíceis ou mesmo impossíveis para gerar em um ambiente do mundo real e, como não há risco de desperdício de materiais, simulando um novo processo de manufatura é apenas uma questão de trabalho com uma definição de produto para aplicar um método de manufatura específico.

Embora o teste físico sempre permaneça como uma etapa essencial no desenvolvimento de produtos, o uso dos modelos de simulação trazem os fabricantes muito mais próximos do seu sonho de criar um protótipo apenas: o produto final.

Benefícios da Simulação de Projeto

Os benefícios da simulação de projeto incluem a redução de custos e tempo de desenvolvimento de produtos evitando o teste de protótipos físicos recorrentes e melhorando a qualidade.

  • Você pode tomar decisões de projeto que levam em consideração seu impacto em desempenho funcional, bem como manufatura
  • Aspectos funcionais diferentes podem ser balanceados durante o desenvolvimento do conceito
  • As alternativas de projeto podem ser avaliadas com eficiência, sem testes de tentativa e erro em protótipos físicos caros, ajudando a promover inovação de projeto
  • A simulação pode ajudar a otimizar o projeto, removendo material desnecessário e, assim, o peso, reduzindo o custo e aumentando a eficiência de projeto
  • A simulação de projeto pode fornecer percepções de desempenho e capacidade de manufatura mais cedo no processo de desenvolvimento, quando as alterações do projeto são mais economicamente acessíveis
  • Modelos detalhados, específicos de atributos, podem ser usados para validação e refinamento de produtos
  • Os modelos de simulação podem fornecer resultados que são difíceis ou mesmo impossíveis de medir em protótipos físicos
  • Os modelos de simulação podem ser virtualmente testados sob condições operacionais extremas

Software de Simulação de Projeto

Aqui estão exemplos de aplicação de software de simulação de projeto:

O NX CAE é um ambiente de simulação moderno, que permite que equipes de engenharia reduzam o tempo de modelagem, diminuam as iterações de análise de projeto e melhorem a produtividade para FEA. O NX CAE fornece soluções para análises pré e pós-processamento, estruturais, térmicas, de fluxo, movimento e multifísica, otimização, gerenciamento de dados de simulação e projeto por simulação.

NX Nastran is a finite element solver that analyzes stress, vibration, structural failure/durability, heat transfer, noise/acoustics and flutter/aeroelasticity.

O LMS Virtual.Lab é um conjunto integrado de software de elementos finitos, elementos de contorno e modelagem de vários corpos que simula o desempenho em tempo real de sistemas mecatrônicos. Ele permite que você crie modelos complexos e, com precisão, estude a integridade estrutural, ruído, som, vibração, correção com resultados de teste, dinâmica de sistemas e desempenho de durabilidade, otimizando projetos muito antes dos protótipos.

O LMS Samtech contém um conjunto de solver de método de elementos finitos (FEM) para simular atributos de engenharia de desempenho crítico para sistemas mecânicos. Foi desenvolvido para atender aos requisitos precisos de aplicações como desenvolvimento de turbina de vento, dinâmica do rotor, análise estrutural e térmico, e compostos. Seus solvers de alto nível tratam tanto da simulação FEM não-linear quanto de vários corpos. O software também apresenta uma plataforma de integração de CAE de alto nível para gerenciamento do processo de engenharia de aviação.

O LMS Imagine.Lab ajuda você a conduzir o projeto de sistema de forma virtual e inteligente ao longo de todo o ciclo do projeto. Ele oferece todas as ferramentas necessárias para criar, gerenciar e usar modelos e dados, atendendo a várias necessidades de engenharia de sistemas baseadas em modelos. Ele trata com eficácia desafios específicos associados com simulação de sistema mecatrônico.

O Femap é um pré e pós-processador independente de CAD, solver neutro, nativo do Windows para FEA de engenharia avançada. Ele fornece a engenheiros e analistas uma solução de modelagem FEA para gerenciar até mesmo as tarefas mais complexas com facilidade, precisão e por um preço acessível.

O Solid Edge Simulation é uma ferramenta de FEA integrada para engenheiros de projeto validarem projetos de peças e montagens digitalmente dentro do ambiente Solid Edge. Baseado na comprovada tecnologia de modelagem de elemento finito Femap, o Solid Edge Simulation reduz significativamente a necessidade de protótipos físicos, reduzindo os custos de teste e de material e poupando tempo de projeto.

O Fibersim é um conjunto de softwares que suporta todas as metodologias de projeto e manufatura exclusivas e complexas e metodologias de manufatura necessárias para você desenvolver produtos e peças inovadores, duráveis e leves e peças feitas de materiais compostos avançados. Ele integra DFM e engenharia de manufatura para fornecer simulação de processo de manufatura incorporado ao CAD e garante que os projetos sejam manufaturáveis através de recursos de simulação de produtibilidade. A interface de análise também permite um link bidirecional com outros software CAE para importar e exportar dados de projeto detalhado para dar suporte à análise de produto.

O Seat Design Environment (SDE) é um software totalmente integrado a sistemas CAD 3D comerciais, para projeto e manufatura de sistemas de assento de transporte inovador e componentes internos. Ele captura uma definição do produto digital completo, eliminando a necessidade de protótipos físicos extensivos e fornece simulação de processo de manufatura incorporado ao CAD. Facilitando o diagnóstico precoce de problemas de manufatura com recursos de simulação de produtibilidade, o software garante que o produto é eficientemente fabricado e atende aos requisitos de estilo.

Os seguintes componentes de software são utilizados pelos desenvolvedores de software de simulação como base para seus aplicativos:

O Parasolid é um software componente de modelagem geométrica 3D, permitindo aos usuários dos produtos baseados no Parasolid modelar peças e montagens complexas. É usado como mecanismo de geometria de centenas de diferentes aplicativos de CAD, CAM e CAE.

D-Cubed Components são seis bibliotecas de software que podem ser licenciadas por desenvolvedores de software para a integração em seus produtos. As capacidades que elas oferecem incluem esboço, projeto de montagem e de peças, simulação de movimento, detecção de colisão, medição de intervalo e visualização de linha oculta.

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