Aula 6 Simulação de Processamentos de Materiais

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AULA 6 – SIMULAÇÃO DE 
PROCESSAMENTOS DE MATERIAIS
Prof ª M.a. Camila Boldrini Nascimento 
Por quê simular?
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Simulação de Processamentos
- Análise do comportamento da peça/material em relação à
condições impostas.
- Previsão de defeitos/falhas.
- Ajuste de parâmetros de processo.
- Redução de custos com ferramentais, mão de obra e
material.
- Análise de viabilidade de produção.
- Otimização do processo/produto final.
- Escolha de materiais.
- Escolha de rotas de processamento (Plant Simulation,
Automation, etc).
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Simulação de Processamentos
IMPORTANTE!
O nível de aproximação do objeto/peça depende da
qualidade e sucesso da simulação.
Lembrem-se da relação tamanho de elementos finitos e
refino de malha.
A simulação de um processamento/análise é um método
COMPLEMENTAR e não principal.
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Simulação de Processamentos
VANTAGENS
- Custo.
- Facilidade.
- Vasta biblioteca de materiais.
- Tempo.
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Simulação de Processamentos
LIMITAÇÕES
- Investimento inicial
- Criação de um laboratório de pesquisa, treinamentos, licença do
software, computadores de alto desempenho ou terceirização dos
serviços.
- Precisão dependente do tempo de preparo do modelo.
- Necessidade de comparação com estudos anteriores e
dados experimentais.
- Tempo.
- Treinamento operacional.
- Não há simulação de um ambiente fabril.
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Simulação de Processamentos
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
• PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
• Módulo de elasticidade
• Coeficiente de Poisson
• Densidade
• Coeficiente de expansão térmica
• Condutividade térmica
• Coeficiente de atrito
• Expansão/retração do material
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Simulação de Processamentos
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
• CONDIÇÕES DE CONTORNO
• Condições de cargas
• Apoios
• Contatos
• Restrições geométricas
8Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
Simulação de Processamentos - Case 
Neste exemplo, pode-se acompanhar a implementação das etapas de
criação de modelo, processamento e análise.
9Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
(Betiol, Ederson 2006)Reconstrução 2D.
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(Betiol, Ederson 2006)
Reconstrução 2D.
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11Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
(Betiol, Ederson 2006)
Reconstrução 3D. Modelo tridimensional 
completo.
Neste caso, para a criação do modelo, as dimensões 
dos componentes foram retiradas do catálogo do 
fornecedor.
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(Betiol, Ederson 2006)
Modelos obtidos a partir de tomografia.
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13Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
(Betiol, Ederson 2006)
O scanner faz uma série de
escaneamentos incrementais de
diferentes perspectivas do modelo
que são unidas pelo próprio software
do scanner, resultando em um
modelo tridimensional do objeto
analisado.
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14Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
(Betiol, Ederson 2006)
O scanner captura a superfície sob 
diferentes ângulos e reconstrói o 
objeto em um modelo 3D.
Modelo completo em malha de elementos 
finitos.
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(Betiol, Ederson 2006)
Modelos e componentes.
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16Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
(Betiol, Ederson 2006)
União de todos os modelos resultando 
em uma prótese total fixa.
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Simulação de tratamento ortodôntico com mecanismo de três 
peças com retração simultânea. 
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18Simulação de Processamentos de Materiais – Profª Camila Boldrini
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Vetores de tensão apontam 
locais de maiores tensões 
permitindo a previsão do tipo 
de fratura  prevenção e 
tratamentos.
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Material analisado – dentina 
Resistência à compressão 7 
a 8 vezes maior que sua 
resistência à tração.
Critério de Von Mises: não 
faz distinção entre tensões 
de tração e compressão.
Análise de tensão máxima: 
tensão de tração 
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Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech
SMART SIMULATION
- Peças plásticas.
- Simulação do produto desde sua concepção até a linha de
produção e transporte.
- Possibilidade de se inserir variações nos parâmetros do
processo de fabricação.
- Análise térmica, vibracional e cálculo estrutural.
- O software gera combinações entre parâmetros ou geometrias
até encontrar uma configuração otimizada que atenda os
requisitos.
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Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech - SMART SIMULATION
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Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech
ANÁLISE ESTRUTURAL
- Estática linear e não linear.
- Impacto.
- Durabilidade: previsão de vida útil de material metálico ou
polimérico.
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Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech - ANÁLISE ESTRUTURAL
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Impacto. Avaliação de durabilidade.
Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech
ANÁLISE DE OTIMIZAÇÃO
- Performance.
- Eficiência.
- Durabilidade.
- Custo.
- Segurança.
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Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech - ANÁLISE DE OTIMIZAÇÃO
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Otimização de fluxo.
Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech - ANÁLISE DE OTIMIZAÇÃO
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Exemplos de análises de rigidez da chapa.
Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech
ANÁLISE MULTIDISCIPLINAR
Permite a avaliação global do projeto, evitando a exclusão
de determinados requisitos.
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Exemplos de análises de integração de fluido/estrutura.
Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech
ANÁLISE DE PROCESSO
Avaliação desde os esforços estruturais gerados na
máquina até a qualidade do produto produzido.
Antecipação de pontos importantes para que o
desenvolvimento do produto e seleção de máquinas
aconteça em tempos reduzidos e com alta confiabilidade.
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Exemplos de análises de integração de fluido/estrutura.Simulação de Processamentos - Smarttech
• Exemplos Softwares Smarttech - ANÁLISE DE PROCESSO
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Exemplos de análises estrutural considerando tensões residuais.