Simulação de Sistemas no Simcenter Amesim: o que é possível fazer?

Quando se fala em simulação computacional, uma das primeiras coisas que se vem à mente são análises estruturais de componentes mecânicos ou até mesmo uma análise computacional de fluidos, conhecida como apenas CFD. Mas uma categoria não muito conhecida mas muito robusta e poderosa é a simulação computacional de sistemas.

A análise computacional de sistemas é uma maneira rápida e de baixo custo computacional de se analisar o comportamento de um sistema e a influência de cada um dos inputs em sua saída. Com isso, é possível estruturar, analisar e otimizar sistemas multifísicas, desde um simples circuito elétrico até um modelo altamente complexo que simula as forças aerodinâmicas agindo numa pá eólica. 

Mas como funciona esse tipo de análise?

Para ilustrar a ideia deste artigo, vamos utilizar o Simcenter Amesim, software de simulação de sistemas utilizado pela VirtualCAE. Os modelos são descritos usando equações analíticas não lineares dependentes do tempo que representam o comportamento hidráulico, pneumático, térmico, elétrico ou mecânico do sistema e, por isso, os engenheiros podem avaliar e otimizar virtualmente o desempenho dos sistemas mecatrônicos facilmente.

Vamos analisar o seguinte sistema massa-mola-amortecedor:

Sistema Massa-Mola-Amortecedor

 

Com a ajuda da biblioteca de componentes mecânicos 1D já disponível no software, conseguimos modelar esse sistema rapidamente, arrastando os ícones de cada um para o workspace e conectando-os. Depois, definimos qual as propriedades de cada componente do sistema, como, por exemplo, a massa do bloco e a rigidez da mola e o amortecimento presente. Para a massa, faremos 3 análises simultâneas: vamos conferir o comportamento do sistema quando a massa é igual a 100kg, 200kg e 300kg.

 

Definição das massas

Após defini-las, simulamos o comportamento do sistema em um espaço de tempo e podemos observar gráficos que nos dão insights sobre como o sistema se comportou nesta análise.

 

Comportamento do sistema

 

Como esperado, o bloco com maior massa (linha amarela) possui maior amplitude e demora mais para retornar ao repouso em relação ao bloco de menor massa (linha vermelha). Tudo isso feito em questão de minutos e de maneira rápida e visual.

Mas eu não poderia fazer isso via MATLAB/Octave?

Até poderia, mas tem uma diferença: ao invés de você ter que montar modelos matemáticos, relações e conexões de casualidade na mão e ainda ter que ficar arrancando os cabelos procurando onde que falta um ; ou um (), com o Simcenter Amesim a elaboração matemática dos modelos já está pronta para ser utilizada e você ainda consegue montar visualmente o seu sistema, aumentando a compreensão do fluxo de energia ao longo dele. É mais fácil, simples e intuitivo!

Ok, mas o que mais posso analisar com isso?

Como exemplificamos, a estruturação de um sistema é simples e intuitiva, mas ela não está limitada à modelos simples como o massa-mola-amortecedor: existem diversas bibliotecas já inclusas no Simcenter Amesim como, por exemplo, elétrica, para simulação de circuitos elétricos e eletromagnéticos, automotiva, para análise de dinâmica veicular 1D, aeroespacial e marítima, gerenciamento térmico de ar-condicionado, CFD 1D, sinais e controles e várias outras, como podemos ver na imagem abaixo.

 

 

Cada uma das bibliotecas possui inúmeros componentes prontos para o uso que ajudam você a criar o sistema. Caso os componentes que você precisa não existam, devido a essa variedade de bibliotecas, é possível criar, analisar e otimizar virtualmente qualquer sistema e/ou componente que seja do interesse do engenheiro.

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