Simulação Estrutural aplicada ao setor de Implementos Rodoviários

VirtualCAE
13/03/2023
Blog
Análise Estrutural, Método dos Elementos Finitos, Simulação Virtual
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No setor de transportes de cargas, é interessante que se possa transportar uma maior quantidade de carregamento em um único veículo para que o sistema de transporte e logística seja mais eficiente, podendo reduzir o número de veículos em circulação e os custos por carregamento.

Além disso, existe uma preocupação com a certificação e homologação dos veículos, uma vez que a legislação brasileira determina um peso máximo a ser carregado por cada caminhão. Por esse motivo, a indústria de implementos rodoviários está sempre buscando diminuir o peso das estruturas de seus implementos, consequentemente a quantidade de carga a ser transportada acaba sendo maior.

Para que o transporte rodoviário de cargas seja cada vez mais eficiente, a indústria de implementos rodoviários tem como seu principal objetivo o desenvolvimento de carrocerias cada vez mais modernas e com alta confiabilidade. As implementadoras possuem uma enorme versatilidade, podem ser fabricados modelos com enorme variedade, tanto no tamanho quanto na sua estética. É de fundamental importância que os novos modelos tenham sua estrutura validada, a fim de garantir o bom funcionamento, a durabilidade e a otimização dos veículos e implementos rodoviários.

Nesse sentido, o uso de ferramentas computacionais CAE são imprescindíveis no desenvolvimento e análises de produtos, trazendo benefícios principalmente quanto ao custo e tempo, gerando possibilidade de iterações e mudanças ao longo do projeto sem prejudicar seu desenvolvimento. Utilizar as simulações virtuais pode tornar a resolução de problemas muito mais rápida e eficiente, obtendo resultados bastante confiáveis .

Deste modo, as simulações estruturais são fundamentais aliadas na validação e otimização de implementos rodoviários, garantindo a confiabilidade dos projetos. As análises e simulações dos veículos de transporte de carga auxiliam no desenvolvimento desses dos produtos além da validação, permitindo também a otimização dos projetos, aumentando a rentabilidade e a competitividade dos fabricantes.

A análise estrutural é uma ferramenta de simulação muito útil para a elaboração do laudo técnico estrutural do implemento, pois permite avaliar os esforços atuantes na estrutura do veículo sob carregamento máximo e diversos outros casos críticos. Permite avaliar regiões e peças que sofrem mais esforços na estrutura, como quinta roda e os próprios eixos do implemento.

Aplicação do método de elementos finitos para modelagem e simulação estrutural do produto, avaliando tensões, deformações e deslocamentos, auxiliando as empresas na detecção de pontos críticos e prevenção de falhas mecânicas nos equipamentos. Uma análise estrutural bem feita permite encurtar o ciclo de desenvolvimento de produtos,além de proporcionar projetos mais confiáveis e produtos com maior qualidade.

A Virtual CAE já auxiliou empresas do setor de implementos rodoviários a validar novas estruturas, avaliando como as inovações implementadas no projeto impactam a estrutura. Assim foi possível ajudar na certificação e homologação dos produtos.

Utilizando a simulação, pode-se ainda realizar uma análise de fadiga, que permitirá explorar o dano nos componentes estruturais do chassi do implemento ao longo de sua vida útil, o que afeta diretamente a durabilidade do produto. Além de garantir um produto mais durável no mercado, a análise de fadiga pode contribuir para o adequado dimensionamento estrutural do veículo, levando a menores custos com garantia e manutenção, resultando em um produto mais seguro e competitivo no mercado.

Para a validação estrutural por meio do Método dos Elementos Finitos, os softwares Altair SimLab e Altair HyperWorks são ferramentas completas e de modelagem simplificadas para construção avançada de modelos de alta fidelidade. Além do software com a mais nova tecnologia do mercado, o SimSolid, que permite realizar simulações estruturais e multi físicas sem a necessidade de gerar malha, o que economiza tempo de pré-processamento.

A análise de fadiga é essencial para a avaliação da vida útil de um componente. Permite reduzir ou eliminar os testes experimentais, que são caros e demorados, acelerando o processo de desenvolvimento como um todo. A análise de fadiga indica o número de ciclos ou tempo de operação do componente, até o momento de formação de uma trinca. Pode ser aplicada em diversos casos, como fadiga com carregamento uniaxial ou multiaxial, fadiga em solda ponto ou cordão, fadiga espectral.

O software FEMFAT, fornecido pela VirtualCAE, permite verificar a vida em fadiga das estruturas, indicando os locais de possível aparecimento de trincas. Além dele, outras diversas ferramentas de simulação estrutural podem ser aplicadas para garantir uma longa vida útil às estruturas da indústria de implementos rodoviários.

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.

Existem vários tipos de otimização que podem ser aplicadas à estrutura de um implemento rodoviário ao longo do processo de desenvolvimento do produto. No processo de idealização do projeto, pode-se utilizar a otimização topológica e/ou a otimização topográfica, que visam chegar ao melhor formato das peças que garanta resistência utilizando menos material e minimizando a massa da estrutura. Já no processo de refinamento do projeto, pode-se utilizar otimizações paramétricas para reduzir espessuras e dimensões específicas, permitindo gastar menos com material e reduzir a massa das peças.Para a otimização estrutural, a Virtual CAE possui ferramentas como: Altair Inspire, Virtual.PYXIS e Altair HyperWorks.