ATC Brasil 2022

O trabalho apresenta uma correlação de análise modal comparando quatro métodos de cálculo: cálculo analítico, simulação por elementos finitos, simulação por nuvens de pontos (software Altair Simsolid) e instrumentação (Hammer Test). Foram utilizados três modelos de cardan (Série 1310, SPL27 e SPL350).

Neste trabalho iremos abordar o impacto na redução de tempo de projeto e aumento da qualidade final do produto introduzindo o Altair SimSolid durante a fase de conceituação.

Com o SimSolid, o próprio projetista é capaz de simular diversas propostas diferentes de forma extremamente rápida, mesmo considerando uma grande montagem e um estudo complexo.

Este trabalho apresenta as etapas de projeto e dimensionamento de um novo conceito de peça fundida utilizando otimização topológica pelo Altair Inspire® e análises pelo método de elementos finitos.

O case proposto tem como objetivo utilizar análises topológicas para aumentar a capacidade de carga da “base de articulação de uma barra de pulverização” em aproximadamente 50%, sem aumento de massa da estrutura.

Um grande desafio na simulação de um equipamento de mistura de grande porte é o custo computacional, especialmente se considerado um diâmetro médio de 0,4 mm do material particulado. O que representa milhões de partículas no seu interior.

Num cenário extremo como esse, a solução Altair EDEM se beneficia de um ambiente de Computação na Nuvem e de uma eficiente paralelização utilizando GPU Premium de grande poder computacional, para viabilizar análises com milhões de partículas dentro de um intervalo de tempo viável.

O estudo apresenta os resultados obtidos ao analisar o desempenho de diferentes propostas de misturadores e dos seus parâmetros de operação. Mostra também como as análises guiaram a tomada de decisão do projeto, e o correto dimensionamento do sistema de potência e a obtenção de uma mistura mais eficiente.

Durante o desenvolvimento de um pistão de motor de combustão interna, a relação de preenchimento (FR) é um parâmetro-chave para reduzir as temperaturas do pistão pelo processo de transferência de calor.

Tradicionalmente, este tipo de cálculo é realizado por uma abordagem transiente de CFD (Computational Fluid Dynamics), porém a evolução do método SPH traz ganhos na preparação do modelo e no tempo de processamento com uma maior eficiência de custo e precisão de resultados.

O foco deste trabalho é modelar uma galeria de refrigeração de pistão de um motor de combustão interna de ignição por centelha usando a técnica SPH (Smooth Particle Hydrodynamics) para prever o volume de óleo dentro da galeria de refrigeração, a chamada relação de preenchimento (FR), para uma condição específica de funcionamento do motor.

Foi realizado um estudo dos modelos disponíveis e parâmetros do modelo para garantir uma convergência satisfatória dos resultados. Finalmente, foi realizada uma comparação entre os resultados da simulação SPH e os resultados medidos na bancada de teste, com uma boa correlação entre eles.

For many companies, the journey to product electrification and sustainable e-mobility solutions require completely transforming well-established design practices, acquiring non-core domain expertise, and integrating new design software within incumbent tech stacks, requiring a substantial amount of time and investment.

Altair and its portfolio of design solutions are changing the way electric systems are designed, enabling accelerated product development, enhanced energy efficiency, and optimized integrated system performance. This presentation will show novel, multi-disciplinary design strategies and relevant Altair solutions that can be applied throughout the entire development process to more easily and rapidly achieve product electrification business objectives.

O implemento rodoviário, popularmente conhecido como carreta, é uma estrutura complexa, formada diversas chapas e perfis.

Na utilização dos softwares tradicionais de elementos finitos, há um tempo considerável para preparar e simular a estrutura completa do implemento, pela necessidade de simplificação geométrica e geração de malha, além do requisito de rodar em um computador com grande capacidade de processamento e memória.

Utilizando o Altair SimSolid, software sem malha, com tecnologia inovadora e disruptiva, foi realizado um estudo de análise estrutural de um implemento rodoviário, para ilustrar os benefícios obtidos de agilidade e facilidade na preparação e solução de geometrias complexas, como a estrutura de uma carreta.

Mecanismos ou estruturas flexíveis são dispositivos mecânicos representados por construções monolíticas que transferem ou transmitem movimento, força ou energia de pontos de entrada para pontos de saída especificados conforme a sua função. Diferentemente dos mecanismos convencionais de ligação rígida, os movimentos dos mecanismos flexíveis são derivados principalmente da relativa flexibilidade de seus componentes. A otimização topológica permite que os projetistas encontrem um layout estrutural ou a distribuição do material adequada para um desempenho ou função requerida.

Este trabalho propõe uma metodologia baseada em otimização topológica para o projeto de estruturas flexíveis com o objetivo de absorver energia de impacto. Em determinadas situações, algumas estruturas de aeronaves precisam ter características de absorção de energia como, por exemplo, a parte inferior de uma seção da fuselagem. O problema de otimização é formulado e resolvido no software Altair OptiStruct. Posteriormente, a estrutura obtida é dimensionada para absorver um valor de energia específico. Alguns exemplos da literatura são inicialmente resolvidos para a validação da metodologia, seguido de uma aplicação específica para absorção de energia de impacto.

No desenvolvimento de uma nova plataforma de veículos, um grande número de parâmetros é avaliado. Com as constantes atualizações nas normas e resoluções, cada vez mais rígidas, a segurança automotiva tem sido foco em novos projetos. Os investimentos em desenvolvimentos de veículos mais seguros visam garantir a integridade dos ocupantes e é um diferencial na luta em um mercado cada vez mais competitivo. Dentre as áreas de segurança automotiva, a segurança passiva visa minimizar os impactos aos ocupantes em caso de acidentes. Para isso, a estrutura do veículo deve garantir a integridade da região do habitáculo do veículo e conseguir absorver energia dos impactos de forma controlada visando minimizar os efeitos das grandes desacelerações pelo corpo humano. As linhas de carga são responsáveis por absorver a maior parte da energia em um impacto e a definição correta das formas, espessuras e materiais destas estruturas é fundamental. O desenvolvimento inicial das linhas de carga é feito em modelos simplificados e apenas quando se tem um bom resultado, elas são avaliadas em um modelo de crash de um veículo completo, já que essas análises necessitam de um grande poder computacional e um tempo maior para serem processadas. Embora essa metodologia de desenvolvimento seja comprovadamente efetiva, o comportamento das linhas de carga não é otimizado já que não considera as interações de todos os outros componentes do vão motor quando no desenvolvimento simplificado.

Softwares de otimizações se tornam aliados poderosos para esses tipos de desenvolvimentos,  pois com o correto algoritmo, é possível obter um resultado otimizado com um número reduzido de análises mesmo em modelos de veículo completo. Para este estudo, uma linha de carga genérica foi montada em uma carroceria de um veículo hatch médio e, através do software HyperStudy, otimizada focando na melhora da performance de safety do veículo. O teste de impacto escolhido para o estudo, foi o teste de alta velocidade (64 km/h), com 4 passageiros e
bagagem contra uma barreira deformável com 40% de overlap realizado pelo órgão Latin NCAP que é a prova mais crítica com relação a estabilidade estrutural para a América do Sul. Os materiais e espessuras dos
componentes da linha de carga foram parametrizados e indicadores como as intrusões no habitáculo, energia absorvida entre outros foram utilizados como restrições e objetivos.

Visando alcançar uma maneira mais fácil, rápida e robusta para aquisição de dados de esforços em modelos da tampa do porta-malas, hoje resolvidos com ferramentas tradicionais implícitas, explícitas e métodos analíticos, aplicou-se o Altair MotionSolve, usando a técnica de multicorpos. Foi levado em consideração no estudo todos principais componentes, como amortecedores, molas, vidro, batentes e vedações de borracha, buscando uma representação importante para prever a situação real. O resultado desta simulação mostra com exatidão pontos que devem ser explorados para um melhor conforto na operação de abertura e fechamento do porta-malas, bem como a convergência de vários métodos para uma única ferramenta.

O trabalho proposto apresenta as etapas do desenvolvimento de um motor elétrico de ímãs permanentes acionado por inversor de frequência para aplicação em compressores herméticos de ar-condicionado.

O projeto do motor inicia-se com o uso da ferramenta Altair FluxMotor para determinação dos aspectos construtivos preliminares do motor elétrico, como topologia de ímãs do rotor, quantidade de polos, quantidade de ímãs por polo, ranhuras no estator, pacote de aço elétrico, qualidade dos ímãs, bem como os dimensionais dos ímãs, rotor e estator.

Com a geometria escolhida, levando em conta fatores como custo de matéria-prima, complexidade de fabricação, níveis de eficiência e ruído, faz-se o uso da ferramenta Altair Flux2D para uma análise de sensibilidade das geometrias dos polos do rotor e dos dentes do estator com o objetivo de reduzir a distorção harmônica da forma de onda da tensão induzida no estator, redução dos torques parasitas (cogging torque) e aumento da eficiência.

Por fim o mapeamento da eficiência do motor e os seus limites de operação são obtidos com o FluxMotor, permitindo a análise paramétrica com a variação de alguns dados de entrada de cada aplicação do produto.

A análise CAE  com Altair® Squeak and Rattle Director®  pode ser aplicada durante a fase de desenvolvimento do produto buscando otimizar desenho de componentes e sistemas livres de ruídos indesejados, otimizar recursos de engenharia eliminando testes e protótipos num estágio mais avançado de correlação, otimizar produtos já desenvolvidos na busca de solução de problemas e redução de custos.

O Squeak and Rattle Director da Altair é uma ferramenta de muitos recursos capaz de identificar ruídos de batida (rattles) e ruídos de fricção (squeaks).

As cargas aplicadas são “Modal transiente” ou importa-se carga de equipamentos de testes para o modelo ou até mesmo de outras simulações. No pós-processamento, a análise de deslocamentos entre peças ocorre no domínio do tempo facilitando correlação com testes físicos e também verifica-se a contribuição Modal.

Um dos desafios da indústria é desenvolver e validar produtos em um mercado cada vez mais competitivo e dinâmico. Uma forma comumente utilizada para a validação de componentes automotivos é através de testes acelerados em bancadas e/ou campo de provas.

Neste trabalho apresentamos as etapas para propor um teste em bancada de um eixo auxiliar a partir de dados de extensometria coletados na aplicação real do veículo e em campo de prova, representação desse eixo em modelo de elementos finitos utilizando o pacote Altair HyperWorks e nCode, e posterior correlação dos resultados.

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Como reduzir o consumo desses insumos, e reduzir o custo de um projeto, sem perder o desempenho e a competitividade?

Vivendo no pós-pandemia, em meio a incertezas de guerras e retomada de diversos setores, os custos de insumos estão cada vez maiores, em muitos casos, decorrente da escassez das matérias-primas no mercado.

Participe do workshop de otimização e descubra como funcionam as tecnologias que vão te trazer projetos mais leves e econômicos para seu produto, e trazendo um diferencial competitivo para a sua empresa e veja casos no Brasil e no mundo que alavancaram os nossos clientes.

Veja como você pode transformar um desafio em uma oportunidade de crescimento.

Agenda:

• Impacto dos custos de matéria-prima no desenvolvimento de produto
• Otimização focada em redução no uso das matérias-prima
• Da Teoria à Prática

– Como formular um problema de otimização?

– Tipos de Otimização

– Função objetivo

– Restrições de Projeto e de Manufatura

– Aspectos importantes para otimização estrutural

– Como escolher bons candidatos para otimizar?

– Redução dos custos de projeto

– Processo C123

• Estudos de Caso Detalhados
• Como implementar a Otimização na sua empresa?
• Conclusões

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Recuperando carregamentos realistas a partir de dados de acelerômetros/strain gauges.

Mais de 80% das falhas em componentes estruturais são atribuídos à fadiga e a incerteza nos valores de carga é responsável pela maior variação nos resultados de confiabilidade. Por tanto, entender os carregamentos aos quais a estrutura é submetida é crítico para desenvolver um produto robusto e competitivo, uma vez que um carregamento subestimado resultará em um produto que falha em campo e, por outro lado, um carregamento superestimado resultará em um produto que não consegue competir no mercado.

Participe do workshop para entender como utilizar dados de strain gauges e acelerômetros para reconstruir carregamentos realistas que atuam na estrutura.

Agenda:

• Fluxo de trabalho
• Otimizando as posições de strain-gauges
• Tratamento de dados medidos
• Reconstruindo os carregamentos
• Outras soluções de durabilidade:

– Aceleração de teste

– Definição de agenda de testes otimizada

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A implementação do conceito Simulation Driven Design nas engenharias quase sempre é uma quebra de paradigma muito grande e, por isso, é muito comum surgirem dúvidas do tipo: quem está usando o SimSolid e o Inspire? Como eles estão sendo aplicados durante o desenvolvimento do projeto? Quais são as maiores dificuldades enfrentadas?

Nesta mesa redonda, vamos reunir usuários e interessados pelo SimSolid e Inspire, com o objetivo de fomentar a troca de experiência, promovendo um debate aberto entre os envolvidos.

Se você já um usuário ou se interessa por essas soluções e, principalmente, tem vontade de contribuir para a discussão, junte-se a nós nesta mesa redonda!

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Atingindo objetivos de eficiência energética em projetos de eletrificação com simulação.

A crescente demanda por energias renováveis, tecnologias com alta eficiência energética, faz com que as empresas busquem sistemas eletrificados cada vez mais integrados e com maior rendimento.

Participe do workshop para entender, através de simulação multifísica, como é o projeto e a integração de motores elétricos altamente eficientes, em um sistema de veículo completo.

Agenda:

• Model-Based Development para a modelagem e integração de sistemas em EV’s
• Visão geral de motores elétricos e suas aplicações
• Fluxo de trabalho para modelagem de motor síncrono:
  • • Dimensionamento da topologia geral dos elementos do motor
    • Caracterização da forma de imãs do rotor e cavidade das espiras do estator
    • Obtenção e análise do mapa de eficiência do motor

• Fluxo de trabalho para integração de sistemas:
  • • Definição de requisitos e parâmetros gerais de modelo de EV’s
    • Avaliação preliminar do subsistema de motor elétrico
    • Integração e análise dos subsistemas do veículo em ciclo de condução real

• Outras soluções de eletrificação:
  • • Modelagem completa do controle de drive de motores
    • Desenvolvimento de motores de fluxo axial

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Criação de um Digital Twin capaz de detectar e estimar anomalias em sistemas. 

O desenvolvimento de produtos e processos é um desafio para as empresas que buscam componentes e operações cada vez mais conectadas, inteligentes e eficientes. 

Participe do workshop para entender como implementar o conceito de Digital Twin em um dispositivo real, desde a coleta de dados até monitoramento de anomalias em tempo real, via Internet of Things (IoT). 

Agenda: 

• Utilização de Digital Twins para sistemas e operações mais eficientes 
• Visão geral e aplicação do conceito de Digital Twin 
• Fluxo de trabalho em caso prático:

– Coleta e processamento de dados medidos para plataforma de IoT 

– Observação de anomalias em ambiente real ou virtual 

– Machine Learning para detecção e estimativa de anomalias 

• Implantação de Digital Twin via IoT para monitoramento em tempo real 
• Demonstração: Desenvolvimento completo de um Digital Twin em um dispositivo real

A falha por delaminação em paineis sanduíches é fenômeno comum, ocorrendo quando os painéis estão sob grandes deslocamentos, fazendo com que as faces dos painéis descolem do núcleo.

Na primeira parte deste trabalho, foram realizadas simulações numéricas não lineares para avaliar o fenômeno de delaminação em um painel sanduiche composto por chapas de alumínio e núcleo de tampas de garrafas feitas em polipropileno, unidas por resina epóxi, em um ensaio de flexão três pontos. Para essas análises, foi utilizado o Altair OptiStruct Não Linear Implícito para simular o evento quasi-estático.

Os compósitos de fibras naturais são destaque na  engenharia devido a inúmeras vantagens como sustentabilidade, baixa densidade e baixo custo. Para a segunda parte deste trabalho, as propriedades mecânicas de flexão estática foram investigadas para compósitos de fibra de juta e resina epóxi em uma fração de 30% de volume da fibra. O estudo teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas para compósitos, correlacionando resultados experimentais e simulação numérica, onde foram envolvidas escalas micro e macromecânica. O modelo de célula unitária e as propriedades do material foram criadas e processadas utilizando os softwares Multiscale Designer e OptiStruct da Altair.

Durante a fase de desenvolvimento veicular são efetuados testes físicos e virtuais que auxiliam nas decisões do que deve ser inserido ou evitado no projeto. A simulação numérica por elementos finitos é uma das técnicas utilizadas e que permite redução de
tempo e custo. Dentre elas estão as simulações de impacto (crash tests).

Para estabelecer uma boa performance de segurança veicular durante uma colisão é necessário projetar elementos capazes de absorver a maior quantidade de energia possível. Um dos principais componentes na absorção inicial de energia durante uma colisão frontal é a caixa de colisão (crash box). A estampagem impõe à peça deformações plásticas localizadas e uma distribuição de espessura não uniforme.

Neste estudo, a influência da deformação plástica e variação de espessura serão investigadas para melhorar a correlação do modo de colapso da crash box. A fim de avaliar possíveis distorções geométricas, oriundas do processo de fabricação, um protótipo da crash box origami foi digitalizado através de um scanner 3D e as simulações de impacto realizadas sobre essa nova geometria. Em seguida, os resultados da simulação numérica serão comparados com testes físicos realizados em laboratório.

Compilação de algumas das atividades educacionais e de pesquisa envolvendo
análise e otimização estrutural desenvolvidas na UFABC utilizando a plataforma Altair HyperWorks, entre 2018 e 2022.

Dentre as aplicações tem-se: desenvolvimento de aeromodelos, drones e foguetes de competição estudantil, projetos de inciação científica envolvendo otimização paramétrica e topológica, projeto de trem de pouso, simulação de mecanismo e estrutural de flaps, otimização de estrutura de asas adaptáveis com materiais auxéticos, projeto e otimização preliminar de asa em material compósito, entre outras.

Projeto universitário e construção de foguetes de sondagem não guiados como uma ferramenta didática complementar ao curso de Engenharia Aeroespacial da Universidade Federal do ABC a fim de exemplificar a aplicação de conceitos das disciplinas em um projeto real de veículo espacial que traga a perspectiva da magnitude da tarefa do projeto de veículos espaciais.

Neste trabalho apresenta-se 0 projeto estrutural de um foguete de capacidades máximas a alcançar 3 km de altura AGL (Above Ground Level – Acima do Nível do Chão) e 80% velocidade da velocidade do som (Mach 0.8) durante o voo. Os componentes estruturais do foguete foram submetidos a análises de deslocamentos e tensões durante a fase de projeto teórico performadas com a plataforma Altair HyperWorks, dentre elas a análise de Inertia Relief para simulação das condições de voo da estrutura, a qual congrega componentes de diferentes materiais, tais como polímeros, compósitos e metais, unidos por diferentes estratégias de acoplamento. Destaca-se a introdução da não linearidade de contato.

Este trabalho faz parte do desenvolvimento da dissertação de mestrado em andamento do respectivo palestrante sob a orientação do professor Dr. William Martins Vicente e tem como objetivo avaliar como as variáveis amplitude e frequência de vibração influenciam o rendimento de uma máquina abanadora de café.

Para isso, o trabalho se utilizará do Método dos Elementos Discretos (DEM) através do software Altair EDEM para visualizar o comportamento e trajetória dos grãos de café, verificar a eficiência de abanação em função de diferentes amplitudes e frequências.

Além desse método, o trabalho também utilizará o software Altair SimSolid para verificação de tensões existentes na estrutura da máquina abanadora de café, para identificação de frequências naturais, para verificação da possibilidade de falhas devido à fadiga e para visualização dos modos de vibrar. Espera-se com os resultados a identificação dos parâmetros mecânicos que proporcionarão a melhor eficiência de abanação e separação de café, permitindo o compromisso custo de fabricação/vida útil do equipamento.

O grupo de pesquisa do Laboratório de Tecnologia Mineral da COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro vem utilizando o Altair® EDEM™ em diversas aplicações relacionadas à indústria mineral, dentre as quais podem ser citadas: calibração de parâmetros, modelagem mecanicista de processos de cominuição em moinhos e britadores, simulação avançada do manuseio de granéis, desenvolvimento de modelos de quebra de partículas.

No presente trabalho são apresentados alguns avanços recentes obtidos pelo grupo, tais como a previsão da moagem em moinhos verticais, degradação de pelotas durante o manuseio, desenvolvimento de metodologia para calibração de parâmetros de minérios de ferro e de partículas aglomeradas a frio, tais como briquetes.

O Método dos Elementos Discretos tem sido aplicado principalmente na simulação numérica de fluxos de materiais granulares, entretanto o intenso desenvolvimento das tecnologias de computação, aliado aos softwares de simulação, tornou possível a implementação de modelos matemáticos que representam a fragmentação das partículas dentro do ambiente de simulação DEM.  

O presente trabalho apresenta as ferramentas do software Altair EDEM, como o modelo de substituição de partículas (Tavares PRM) – controladores de força e torque nas geometrias, para simular e fazer previsões de variáveis chave do desempenho da prensa de rolo em escala de laboratório, piloto e industrial. 

Variáveis de projeto como o sistema de vedação, relação de aspecto dos rolos, folga do efeito de skewing e desgaste nos rolos, são investigados.  Os resultados das simulações DEM apresentam boa correlação com os resultados experimentais de capacidade, potencia, pressão de operação, abertura de trabalho e distribuição de tamanho de partícula do produto. Enquanto que simulações com mudanças do projeto original, permitiriam o entendimento da tecnologia e mostram o caminho para futuras melhoras no rendimento da prensa de rolos.