Simulação Topológica Usando o SolidWorks Deixe um comentário

A simulação topológica é a mais flexível dentre as simulações do Solidworks para a redução de massa. Na Ecocar Unicamp, nosso objetivo é construir um protótipo de carro com a maior eficiência energética, e isso significa ter a menor massa possível. Assim, a simulação topológica é essencial para reduzir a massa dos componentes de nosso carro. Neste texto, vamos explorar como essa simulação faz isso, e como devemos implementar isso em nossos projetos.

Funcionalidades e Realização da Simulação Topológica

Até então, já explicamos como é possível realizar análises estáticas e paramétricas no próprio Solidworks e agora estamos prontos para a topológica. Com o resultado das anteriores, já temos noção dos locais com maiores tensões e com menores fatores de segurança, como também as regiões na peça com menores tensões e maiores fatores de segurança. A simulação topológica utiliza essas regiões e, estrategicamente, remove material, de forma que garante um Fator de Segurança mínimo para toda a peça, que escolhemos. Podemos escolher, ademais, exatamente qual porcentagem da massa total será removida, para um controle mais refinado.

Seleção do objetivo e restrição
Seleção do objetivo e restrição

Entretanto, talvez sua peça tenha certas restrições geométricas que, para o Solidworks, não são óbvias. Por exemplo, simetria em relação a certos planos, ou locais onde não podemos remover material por ser importante para outro fim. De qualquer forma, temos a opção de destacar ao software exatamente quais restrições de redução de massa queremos impor para ter a melhor forma possível. Caso a peça e as forças tenham alguma simetria já presente, às vezes nem é necessário fazer isso, mas é sempre bom garantir que o Solidworks te entregue o que você quer.

Peça antes da simulação topológica, com os planos de simetria em destaque
Peça antes da simulação topológica, com os planos de simetria em destaque

Finalmente, o resultado visual que ele fornece pode ser usado para realizar cortes na peça. O programa não remove o material automaticamente (pois seria uma remoção bem irregular), é necessário que o próprio usuário utilize o gráfico 3D como indicação de onde é ideal remover material.

Resultado da simulação topológica para redução de 80% de massa
Resultado da simulação topológica para redução de 80% de massa

Com o resultado da simulação em mãos, pode-se colocar esse gráfico como vista padrão e para que seja possível editar a peça. Dando prosseguimento, desenhamos um esboço na face, delineando as bordas do corte sugerida pelo Solidworks. Neste momento, é preciso utilizar uma noção de mercado que todo engenheiro precisa ter: é plausível realizar a usinagem no formato e nas regiões demarcadas? No fim, para diminuir custos, podemos fazer cortes mais simples mas com o formato parecido com o resultado gráfico da simulação topológica. Nesse exemplo das Figuras 2 e 3, uma configuração possível para corte simples está representada na Figura 4.

Peça final
Peça final

Logicamente, essa redução deve ser menor que a remoção inserida antes de executar a simulação, pois os cortes são menos extremos. Essa parte de interpretação dos resultados para fazer cortes novos são subjetivos, cada engenheiro fará de uma forma diferente. Sempre é bom conferir os resultados da peça final com uma nova análise estática. Como furos são concentradores de tensão, o Fator de Segurança com certeza diminuirá, basta ver qual é o novo valor mínimo.

Conclusão

A simulação topológica do Solidworks é uma ferramenta poderosa para otimizar um projeto de engenharia. O computador identifica regiões estratégicas, com altos fatores de segurança, para remover material de acordo com suas restrições. No fim, o software te entrega um gráfico intuitivo para que a escolha dos furos e cortes seja fácil para o engenheiro.
Como terceiro tópico nessa série de simulações de otimização mecânica do Solidworks, a topológica pode ser aplicada em qualquer peça sólida e terá bons resultados (se o Fator de Segurança está longe do menor que seu projeto permite). No próximo artigo, entraremos em detalhe sobre uma simulação que analisa apenas a geometria da peça, independente da peça ser sólida ou apenas uma chapa.


Esse post é resultado da parceria da FilipeFlop com a equipe Ecocar UNICAMP. Curtiu o conteúdo? Então deixe seu comentário abaixo!

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