Software criado por alunos da USP resolve “encaixe” em componentes de engenharia

Tecnologia desenvolvida por alunos da Escola de Engenharia de São Carlos inova ao integrar modelos geométricos e modelagem mecânica na busca do “encaixe perfeito”; idealizadores do Scigma querem uso em indústrias

 Publicado: 24/11/2021
Software Scigma utiliza modelo CAD para aproximar a modelagem da concepção de componentes – Fotomontagem: Pexels

 

Imagine um sistema de engrenagens em funcionamento, muito utilizado na indústria mecânica. O objetivo é garantir o encaixe perfeito entre os dentes, mas há um desafio para o setor: a transformação de um design no computador em uma peça real e funcional. Mais do que capricho, essa perfeição nos encaixes é uma exigência para seu correto movimento, como em projetos automotivos, no sistema hidráulico do motor, por exemplo, ou ainda em outras áreas que acompanham a evolução da aerodinâmica automotiva. O mesmo vale para outros tipos de construções, como as torres eólicas, onde um mínimo desajuste nas pás acarreta sérios problemas.

Quem trabalha com projetos de componentes de engenharia sabe que a integração entre as diferentes etapas é complexa e muitas vezes onerosa. Esta tarefa requer a eficiente interpretação de dados e informações, preparados na etapa atual para serem executados na seguinte. A integração entre a concepção geométrica e a modelagem mecânica é um bom exemplo disso. Além de não ser trivial, ela pode demandar até 80% do tempo total de análise em componentes complexos, de acordo com o Sandia National Laboratories, renomado laboratório de pesquisa e desenvolvimento norte-americano.

Pensando em inovar e vencer essa dificuldade, alunos e pesquisadores do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) desenvolveram um novo software de análise, batizado de Scigma (São Carlos Isogeometric Mechanical Analysis).

Scigma inova por utilizar modelos de sistemas computacionais CAD, afirma Leonel – Foto: ResearchGate

Baseado no método de elementos de contorno isogeométrico, o Scigma é capaz de realizar análises numéricas e modelagem mecânica robustas para componentes de engenharia, tendo como base o modelo geométrico gerado por qualquer software de desenho CAD. “A sua grande inovação está no fato de o programa empregar a idêntica representação dos modelos desses softwares utilizados na fase de concepção. Tanto a geometria quanto as grandezas mecânicas são aproximadas pelas descrições fornecidas pelo modelo CAD. Além disso, não é necessária malha de domínio ou volumétrica! Portanto, realiza-se uma integração mais eficiente e direta, utilizando-se, inclusive, o mesmo computador”, destaca o professor Edson Denner Leonel, coordenador do grupo de pesquisa.

Atualmente, os softwares mais usados na fase de modelagem mecânica baseiam-se em elementos finitos e utilizam tipos de representações distintas para o modelo de um componente, dificultando a integração entre as fases. “Isso acontece porque o programa de elementos finitos precisa de uma aproximação de domínio e de superfície, de caráter polinomial. A integração entre essas duas etapas, então, requer a criação de malhas de domínio, tornando a tarefa bastante custosa e podendo provocar erros na análise quando se trata de geometrias complexas”, explica Leonel.

Detalhes de projetos e simulações feitos por pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos-USP

 

A inovação desenvolvida na Escola de Engenharia de São Carlos ainda passa por etapas finais de aperfeiçoamento de interface gráfica, além de suporte e marketing. O grupo acredita que o Scigma tem totais condições de ser um produto bem difundido entre os escritórios e indústrias que trabalham com projetos de engenharia de geometria complexa.

“Projetamos, inclusive, aproveitar o desenvolvimento da mesma tecnologia para incorporar diferentes funcionalidades para este software, com análises térmicas e acústicas, para questões de conforto e de segurança de ambiente, com a propagação do som e identificação de ruídos, entre itens de monitoramento da saúde de estruturas, além de análises eletromagnéticas. Na engenharia elétrica, pode ser usado no estudo de propagação de ondas eletromagnéticas em equipamentos clínicos, como é o caso da ressonância magnética”, conclui Leonel.

Com informações da Assessoria de imprensa da EESC-USP


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