O uso da simulação na Engenharia

Os produtos consumidos pela sociedade apresentam cada vez mais uma complexidade maior ao passar dos anos.
Aspectos como design e estilo são extremamente importantes para conquistar os clientes, com isso o uso de soluções computacionais começou a fazer parte do dia-a-dia de engenheiros e projetistas para conseguirem entregar os produtos atendendo aos requisitos e prazos cada vez mais desafiadores.
Assim, surgiu o CAD (Computer Aided Design) entre as décadas de 60 e 70 e que hoje, é consagrada entre praticamente todos os profissionais que atuam no desenvolvimento de produtos.
Em adição ao CAD, outra tecnologia evoluía em paralelo, o CAE. O conceito de CAE (Computer Aided Engineering) começou a ser desenvolvido para o segmento Aeroespacial, do qual eram necessárias as soluções de diversos problemas matemáticos que envolviam os fenômenos físicos presentes na operação de uma aeronave e que, em muitos casos, não havia solução analítica, ou seja, apenas soluções numéricas com a utilização de métodos computacionais.
A simulação computacional é extremamente importante durante o processo de desenvolvimento de um produto, auxiliando os projetistas na tomada das melhores decisões, garantindo não apenas o design e aparência, mas também a durabilidade e eficiência estrutural do produto.
Os softwares de simulação utilizam métodos que realização a discretização da geometria CAD, de análises estruturais ou do volume fluido para análises de escoamentos fluidodinâmicos.
Para exemplificar, durante uma simulação estrutural, uma das fases é a geração da malha (discretização do modelo), quando a geometria que era contínua, se divide em diversos pequenos elementos dos quais soluções numéricas para a resolução das equações diferenciais, resultante de teorias matemáticas, são aplicadas a esses elementos, dando origem ao método dos elementos finitos.
As análises requerem não apenas uma grande capacidade computacional, mas também um conhecimento técnico e teórico do profissional responsável.
Durante a geração do modelo, diversas simplificações e abstrações devem ser consideradas para que o mundo real seja simulado de maneira computacional, garantindo assim uma estimativa do comportamento do produto durante sua utilização através do conceito de protótipo digital.
Com o avanço dos softwares de simulação, é possível calcular e estimar grandezas de diversos fenômenos físicos: tensão mecânica, deformação, frequências naturais de vibração, transmissão de calor, eletromagnetismo entre outros e em situações em que os testes físicos em protótipos são extremamente caros e de longa duração no desenvolvimento do produto, como por exemplo: “crash test”, análises de escoamento em túneis de vento etc.
Mas, o objetivo da simulação é principalmente auxiliar durante o desenvolvimento. Ou seja, guiar o projetista para que o design desejado e adequado seja alcançado com maior eficiência e assertividade.
Os testes físicos continuam extremamente necessários, pois além de questões regulamentadoras, as simulações computacionais envolvem simplificações e soluções numéricas aproximadas do comportamento físico envolvido.
Logo, a simulação também reduz de maneira significativa a quantidade de testes físicos e a duração deles. Trazendo ganhos e aumento da competitividade junto ao mercado consumidor.

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Fonte: LWT SISTEMAS