Otimização estrutural em componentes e chassis de implementos rodoviários

VirtualCAE
06/04/2023
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Análise Estrutural, CAE, Otimização, Simulação Virtual
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Uma das grandes preocupações do setor de implementos rodoviários é com o peso máximo que o conjunto de implemento e carga, pois há limites estabelecidos para cada tipo de veículo e implemento. Por esse motivo, um dos objetivos em um projeto estrutural de implemento rodoviário é garantir uma estrutura resistente com a menor massa possível e que possa suportar uma carga maior. Nesse contexto, a otimização estrutural é uma grande aliada, possibilitando a obtenção de um projeto mais econômico e eficiente, sem deixar a segurança e a confiabilidade de lado.

Diante deste cenário, faz-se necessário o desenvolvimento contínuo para a melhoria do comportamento estrutural, objetivando a redução de custos, redução das emissões de poluentes e ganhos em desempenho do veículo. A otimização da forma e redução de massa da estrutura do chassi, apresentam-se como alternativas para esta finalidade.

A otimização estrutural com software de elementos finitos é uma técnica muito útil para a indústria de implementos rodoviários. Ela permite que as empresas do setor projetem veículos mais seguros, eficientes e resistentes. Essa técnica consiste em utilizar ferramentas de simulação de engenharia para analisar e aprimorar a geometria, o material e a distribuição de carga dos componentes. Por meio desse tipo de análise, o projeto de estruturas e componentes podem ser otimizadas com o objetivo, por exemplo, de atingir menor peso, máxima rigidez, formato que garanta um menor volume ocupado, dentre outras características.

Os problemas de otimização estrutural podem ser divididos em três diferentes casos que variam com respeito aos tipos de variáveis de projeto adotadas, apresentando diferentes graus de complexidade, são eles: a otimização paramétrica, otimização de forma e otimização topológica. O tipo de otimização a ser feita em cada componente deve ser escolhido analisando o objetivo da otimização e o que é possível ser alterado (apenas espessura, formato da peça, cortes internos, etc), levando em consideração também a manufatura das peças.

Além disso, a otimização estrutural pode ser usada para aumentar a resistência do veículo. Com a técnica de simulação de elementos finitos, é possível identificar pontos fracos na estrutura do veículo e desenvolver soluções para melhorar a resistência nessas áreas. Com a aplicação da técnica de otimização nos chassis dos implementos rodoviários é possível identificar onde é interessante adicionar suportes e reforços para aumentar a resistência do chassis com maior eficiência. Isso resulta em um veículo mais seguro e resistente, que pode suportar mais carga e enfrentar condições adversas com maior segurança.

A otimização estrutural com software de elementos finitos também pode ser usada para criar veículos personalizados e adaptados às necessidades específicas dos clientes. Com a técnica, é possível simular diferentes configurações e variações no projeto do veículo, criando modelos virtuais que podem ser modificados e adaptados de acordo com as necessidades de cada cliente.

Longarina do chassi de um semirreboque após otimização topológica

Combinação de técnicas de otimização em uma peça de veículo - Fonte: Altair — Combinação de técnicas de otimização em uma peça de veículo – Fonte: Altair

Em resumo, a otimização estrutural com software de elementos finitos é uma técnica muito valiosa para a indústria de implementos rodoviários. Ela permite desenvolver veículos mais seguros, eficientes e resistentes, identificar áreas de melhoria na estrutura do veículo, reduzir os custos de produção e desenvolver veículos personalizados e adaptados às necessidades específicas dos clientes. Com o uso das simulações, a otimização estrutural pode ser aplicada em diferentes etapas do processo de desenvolvimento de veículos e contribuir para o sucesso das empresas do setor.

Para a otimização estrutural, a Virtual CAE possui ferramentas como: Altair Inspire, Virtual.PYXIS e Altair HyperWorks. Essas ferramentas podem auxiliar no desenvolvimento de produtos para se atingir conceitos de design mais leves, mais eficientes, inovadores e competitivos. Diversas técnicas podem ser empregadas para reduzir peso na fabricação de um componente, reduzindo custos e aproveitando melhor os recursos disponíveis. Com essas soluções é possível realizar análise estrutural estática, dinâmica, de movimento e simulações de processos para redução de desperdício, de matéria-prima, tempo de manufatura e identificação de falhas em diversos módulos voltados para processos específicos.