Por que a durabilidade é importante?
Normalmente, quando as empresas pensam em usar simulação, elas pensam em aumentar a resistência e a rigidez do produto e, ao mesmo tempo, reduzir o peso. No entanto, essa abordagem negligencia um modo de falha generalizado que é facilmente calculado: fadiga do metal. Até 90% de todas as falhas mecânicas em serviço são devidas à fadiga quando cargas e descargas repetidas enfraquecem os componentes ao longo do tempo por rachaduras que se propagam através do material, mesmo quando as tensões induzidas são consideravelmente menores do que o limite de tensão do material.
A vida de fadiga de um componente é afetada por vários fatores, como material, geometria, faixa de tensão, frequência de carga, processo de fabricação e condições atmosféricas. É uma questão difícil de resolver à mão, o que a torna uma tarefa ideal para simulação computacional.
Vemos os resultados do fracasso por fadiga nas notícias. Pense no recente incêndio no motor de um avião comercial devido à fadiga do metal na pá do ventilador. Embora essas falhas sejam catastróficas, vemos os resultados da fadiga em vários setores.
Imagem 1: Eventos catastróficos devido à fadiga.
Exemplos de falha por fadiga podem ser encontrados em produtos e componentes em muitos setores:
– Equipamentos industriais: máquinas rotativas, parafusos, engrenagens, correias, válvulas, vedações, tubos e tubos.
– Ciências da vida: Stents, próteses, implantes dentários, de quadril e joelho.
– Energia e materiais: Tubos, vaso de pressão, equipamentos de perfuração, válvulas de controle e segurança, soldas, ventiladores, turbinas, turbinas eólicas, plataformas offshore e engrenagens.
– Eletrônica: solda, fios condutores, PCB, atuadores, racks eletrônicos e conjuntos de caixas.
– Produtos de consumo: vedações, ventiladores, conectores, fios, válvulas, pedais de bicicletas e equipamentos de ginástica.
– Casa e estilo de vida: portas e janelas.
Imagem 2: Simulação de durabilidade em implante dentário resolvido com a tecnologia SIMULIA fe-safe
Por causa da prevalência de falhas causadas por fadiga e a melhoria substancial das soluções computacionais, as empresas estão migrando para a simulação de durabilidade para entender e prever melhor as ocorrências de fadiga durante a vida útil de um componente ou produto. Os testes físicos de durabilidade são muito caros e demorados. Os padrões da indústria exigem cada vez mais testes de durabilidade e validações com prazos mais curtos. As empresas devem adotar e implementar soluções de simulação de durabilidade para cumprir os regulamentos do setor e atender aos requisitos do cliente.
Imagem 3: exemplo de pedivela de bicicleta necessária para durar 7.000.000 de ciclos
As ferramentas de simulação de durabilidade poderiam ter previsto a falha do produto mostrado na Imagem 3 usando o portfólio de simulação estrutural 3DEXPERIENCE Works.
Imagem 4: Portfólio do 3DEXPERIENCE Works Simulation
Para enfrentar o desafio de projetar para resistência, rigidez e durabilidade, duas novas soluções (ou funções) foram lançadas.
Engenheiro de desempenho de durabilidade
Capacidades de durabilidade em Structural Performance Engineer: linear e não linear estático (Abaqus Implicit), quase estático (Abaqus Implicit Dynamic), térmico, contato com fricção, materiais não lineares, malha avançada, carregamento sequencial, computação local e em nuvem e muito mais.
Engenheiro Mecânico de Durabilidade
Capacidades de durabilidade em Mecânica Estrutural e Engenheiro: estático e dinâmico linear e não linear avançado (Abaqus Implícito, Dinâmico Implícito e Explícito), calibração de material, preparação de geometria, computação local e em nuvem e muito mais.
Imagem 5: Portfólio de simulação estrutural 3 EXPERIENCE Works.
Essas novas funções de durabilidade oferecem:
Comprovado e poderoso SIMULIA Abaqus e a tecnologia fe-safe usada por especialistas.
– Cenários estruturais de várias etapas para avaliação abrangente do desempenho do produto.
– Técnicas avançadas com análise de alto e baixo ciclo (algoritmos baseados em tensão e deformação).
– Multi-eventos de fadiga realistas e carregamento multidirecional para cálculos de durabilidade precisos.
– Mais de 350 materiais com propriedades de fadiga.
Imagem 6: Carregamento de nível baixo, nível alto e nível combinado.
Hyundai Motor Company diz que a “ tecnologia fe-safe previu corretamente o local da falha devido ao carregamento de nível alto, baixo e combinado. A análise levou em consideração a tensão residual, a não linearidade do material e as deformações de plástico. ” Clique aqui para obter mais informações sobre o SIMULIA fe-safe.
Conectado ao SOLIDWORKS
– Fluxo de trabalho conectado e associativo com SOLIDWORKS para cenários hipotéticos eficientes.
Imagem 7: Fluxo de trabalho de durabilidade usando SOLIDWORKS e 3DEXPERIENCE Works Simulation
Fácil colaboração de engenharia
– A Plataforma 3DEXPERIENCE fornece uma plataforma segura baseada em nuvem com gerenciamento de dados, controle de versão e rastreabilidade.
– O painel baseado na web acelera as decisões técnicas e de negócios, compartilhando simulações estruturais e de durabilidade com todas as partes interessadas do projeto.
Imagem 8: Relação entre diferentes objetos de simulação do SOLIDWORKS e 3DEXPERIENCE usando o Relational Explorer.
Realizar estudos de simulação para otimização de resistência e rigidez ou peso não é suficiente para validar um projeto para a vida (e ganhar novos projetos de design e engenharia). O fenômeno da fadiga, que pode causar falha do produto sob cargas cíclicas, não pode ser esquecido. Testes de fadiga e validação estão se tornando cada vez mais comuns para atingir a conformidade da indústria.
O portfólio 3DEXPERIENCE Works oferece simulação de durabilidade com a comprovada tecnologia SIMULIA fe-safe associada ao SIMULIA Abaqus . A plataforma baseada em nuvem 3DEXPERIENCE permite rastreabilidade de dados, controle de versão e compartilhamento em um ambiente conectado, associativo ao SOLIDWORKS para fluxos de trabalho simplificados.
Para obter mais informações, entre em contato com a UVW Soluções e Consultoria.