Métodos de Elementos Finitos na construção de Carrocerias

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Olá muito boa noite, obrigado mais uma vez por estar presente ao nosso encontro semanal para falarmos de carrocerias automotivas.
E hoje o assunto abordado é Métodos de Elementos Finitos ou simplesmente FEM (Finite Element Methode).
Geralmente quando no início do projeto de um carro, são definidos pela Engenharia alguns valores que servirão como base para o desenvolvimento do Projeto.
Esses valores são Torção e Flexão de Carroceria, Freqüência Natural, Níveis de ruídos (Acústica) bem como níveis de segurança á serem atingidos.
O método de elementos finitos (FEM) é uma das ferramentas mais usadas na análise de estruturas complexas na engenharia mecânica, na engenharia veicular, aeroespacial e na engenharia civil.
É usado tanto para tarefas rotineiras como cálculos de análise de forças, de estabilidade e de vibração estrutural, como também para a analise de problemas mais complexos como, por exemplo, problemas de deformação que incluem o comportamento do material plástico, como é necessário na simulação de uma colisão de veículos (Crashtest).
O método de elemento finito (muitas vezes referido como a análise de elemento finito) é uma técnica numérica para encontrar soluções aproximadas das equações diferenciais parciais assim como de equações integrais. A aproximação da solução é baseada em eliminar a equação diferencial completamente, ou em render as equações diferenciais parciais em um sistema de aproximação de equações diferenciais ordinárias, que são resolvidas então usando técnicas padrão tais como o método de Euler, o Runge-Kutta, etc.
A utilização dos Métodos de Elementos Finitos começou no início dos anos 60 pela industria Aeronáutica e Aeroespacial e logo em seguida passou á ser utilizado também pela industria Automobilística.
Antes mesmo do Advento do CAD (Computer-Aided Design) a Mercedes-Benz utilizou um programa próprio chamado ESEM.
Hoje no mercado há inúmeros sistemas disponíveis que executam o calculo do FEM, os mais conhecidos são: PERMAS, NASTRAN, ABAQUIS DYNA3D.
A vantagem de se utilizar o FEM está no fato de se permitir o calculo de estruturas de qualquer nível de complexidade; na facilidade de analisar várias variantes, no fato de que são consideradas as propriedades anisotrópicas e não lineares dos materiais e na facilidade que os programas tem de conversarem com outros programas CAD/CAM.
Hoje por exemplo, o CATIA V5 já dispõem de um módulo que executa o FEM para pequenas peças.
O FEM também tem algumas limitações; a precisão dos resultados depende do tipo de elemento e do nível de decomposição da estrutura, juntas soldadas não são reproduzidas com exatidão e alterações de espessura de chapa e as características de materiais para peças com repuxo profundo não são consideradas.
Na construção de carrocerias automotivas, o FEM é utilizado na análise de resistência de peças individuais e de secções de carroceria sujeitas á sobrecargas especiais, como por exemplo, o sistema de fixação do eixo traseiro nas longarinas.
Estes ensaios têm como objetivo verificar se a secção analisada dispõe de resistência suficiente para atender as exigências de campo ou se há necessidade de se alterar o projeto para a redução de tensões.
Pode ainda ser utilizado na análise do comportamento dinâmico da carroceria ou ainda no caso de uma colisão.


Normalmente todos os fabricantes de veículos realizam ensaios de acidentes (impacto frontal, lateral, traseiro e capotagem) para verificar se os veículos atendem as normas para os quais estes se destinam.
Primeiro executa-se a analise em computador e depois verifica-se in loco se o comportamento é condizente com os ensaios realizados virtualmente.
O FEM também é utilizado na análise dos sistemas de proteção dos ocupantes, neste caso em conjunto com um outro Software ele pode ser utilizado tanto no projeto como na otimização dos sistemas de retenção e acolchoamento.


Diferente do que se pode pensar o Método de Elementos Finitos é utilizado em vários níveis no projeto de uma carroceria.
Pode-se fazer uma pré-avaliação da estampagem de uma peça, verificando-se quantos estágios seriam necessários para obtê-la sem comprometer a sua estrutura individual.
Pode-se ainda simular a injeção de peças plásticas.
E antes mesmo do primeiro protótipo ser construído pode-se realizar a simulação Acústica , simular oscilações de Temperatura no veículo bem como testes de durabilidade, túnel de vento e etc.




















Espero mais uma vez ter trazido até vocês informações de grande relevância que os motivem á pesquisar mais sobre o assunto.
Há varias literaturas disponíveis em português que tratam do assunto com mais profundidade e na Internet há vários sites que comentam sobre o FEM e os softwares utilizados.

Mais uma vez obrigado por sua visita ao Blog Carroceiros de Plantão!

Aproveite bem o seu final de semana com sua família e com quem lhe faz bem.
Um abraço!
O Especialista
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1 Comentário:

Anônimo disse...

show de bola esta sua ultima postagem. Direto, objetivo....parabéns!

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