Apostila Visual Nastran

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Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 O visualNastran Desktop 4D é um programa que permite a análise de modelos sejam eles, 
simples como uma placa ou até os mais complexos sistemas multicorpos como um carro. Este 
programa de engenharia combina ferramentas de simulação de movimentos e de análise de tensão. 
É um programa de fácil uso, permitindo simular modelos reais. Assim, o programa 
visualNastran 4D é um programa CAE (Computer Aided Engineering), que traduzindo seria 
Engenharia auxiliada pelo computador. 
 Resumindo este programa permite de uma forma simples realizar simulações completas 
envolvendo tanto a parte cinemática e dinâmica como a análise da peças em termos dos esforços, 
auxiliando no projeto de produtos permitindo seu desenvolvimento em um tempo menor, com uma 
qualidade melhor. 
 
 
Este programa permite: 
 
 Visualização de animações – simulações cinemáticas. 
 Colocação de medidas e anotações. 
 Uso de câmeras e luz. 
 Renderização Fotorealística. 
 Modelagens dinâmicas. 
 Modelagem de objetos, podendo entrar com suas propriedades físicas, incluindo massa, 
coeficientes de restituição, atrito, momentos de inércia, posição, etc. 
 Uso de restrições diversas que podem ser modeladas com equacionamento matemático. 
 Automática determinação de colisões. 
 Interface com programas CAD como: Mechanical Desktop, Pro/ENGINEER, Solid Edge, 
SolidWorks, Catia, Inventor, Microstation, etc. 
 Aceita superfícies complexas. 
 Permite salvar as simulações em formato de vídeo (.avi). 
 Permite a coleta de pontos, permitindo realizar análises de trajetórias, forcas torque 
aceleração, interferencias etc, em forma representativa de gráficos. 
 Permite exportar os dados para planilhas do tipo Excel ou adicionar dados em forma de 
tabela para realizar controle. 
 Permite Análises estruturais, de tensão, deformação, deslocamento, fator de segurança. 
 Simulações de Fenômenos de Transporte, considerando – condução, convecção e radiação. 
 
 
Vantagens: Programa de Fácil uso, versátil permitindo desde análises simples até as mais 
complexas. 
 
Desvantagem: Permite apenas a construção de peças simples. 
 
Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
INTERFACE GRAFICA DO VISUAL NASTRAN 4D 
 
 O programa visualNastran utiliza uma interface ambientada no sistema operacional da 
Microsoft® Windows®, tornando o programa de fácil uso, pois muitos comandos são comuns aos 
programas que utilizam a plataforma Windows. 
 
u
Ferramentas de 
Partes do modelo
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Controle
 
 men
manipulação 
Ferramentas de modelagem 
 
Área de trabalho 
 
gravidade 
s de Simulação 
 
Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
Abaixo, tem-se representado as opções disponíveis no menu: 
 
 
File 
 
 
 
No menu – File é possível criar um arquivo novo, abrir ou fechar um arquivo existente, 
salvar, imprimir, além de quardar uma lista dos últimos arquivos utilizados. 
 
Edit 
 
 
 
 
 Em Edit é possível estar desfazendo uma operação ou repetindo uma operação, da mesma 
forma que é possível cortar, copiar, selecionar os objetos (peças, montagens) existentes. Deve-se 
salientar que os comando inativos são exibidos em “cinza claro”, pois no momento eles não são 
possíveis de serem selecionados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
No menu View é possível modificar a forma de visualização da peça. 
 
 
 
Por exemplo, em Look At é possível modificar a vista do modelo (vista frontal, isométrica, 
lateral, de topo, etc). Deve-se destacar que existem atalhos de visualização bastante utilizados 
como: 
f – muda para vista frontal 
 
r – vista lateral direita 
 
t – vista de topo 
 
i – vista isométrica 
 
O comando Shaded permite visualizar o modelo texturizado, enquanto que o comando 
Wire Frame faz a representação do modelo utilizando uma estrutura do tipo arame. 
 
 Shaded Wire Frame 
 
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 Em Insert é possível inserir diversas ferramentas, por exemplo, o comando Sub-assembly 
permite criar uma sub-montagem. Os comando Annotation permite entrar com uma anotação ou 
mesmo conferir dimensões e distâncias. O comando Camera e Light serão utilizados no módulo de 
renderização. 
 
 
 
Já o pacote Meter, Control, Table permitem inserir gráficos das saídas e controles das 
simulações como, por exemplo, posição, velocidade, aceleração, etc. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 O comando Constraint (restrição) é um dos mais importantes (se não o mais) do programa 
visualNastran. É ele que permite as simulações cinemáticas e consequentemente às dinâmicas. 
Todo corpo livre no espaço possui seis graus de liberdade (um corpo livre no espaço é capaz de 
transladar segundo os três eixos coordenados, x, y e z, da mesma forma que é capaz de rotacionar 
ao longo dos eixos coordenados). Assim por exemplo, quando se utiliza a restrição Revolute Joint, 
a peça passa a possuir apenas um grau de liberdade (um de rotação em torno de um eixo definido). 
 
 
 
A tabela abaixo indica os números de restrições que cada articulação fornece. 
 
Articulação 
(joint) 
Translação 
(g.d.l) 
Rotação 
(g.d.l) 
Total 
Restrições 
Rotativa 3 2 5 
Prismática 2 3 5 
Cilíndrica 2 2 4 
Esférica 3 0 3 
Universal 3 1 4 
Planar 1 2 3 
Rígida 3 3 6 
 
É possível também de uma forma fácil colocar relações cinemáticas como, por exemplo, 
entre engrenagens (Spur Gear, Bevel Gear) e polias (Belt) 
 
 
 
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Os outros comandos são descritos abaixo: 
 
Coord: permite criar um sistema de referencia para colocação de uma restrição 
Force: Permite a colocação de uma Força 
Torque: Permite a entrada (colocação) de um torque 
Structural Load: Permite a entrada de uma carga estrutural 
Restraint: Permite colocar uma restrição como um engastamento 
 
 
 
O menu World permite (iniciar) realizar as simulações, através do comando Run. Os 
comandos Erase Motion History e Erase FEA History permitem apagar os resultados das 
simulações cinemático-dinâmicas e das análises por elementos finitos. 
 
 
 
 O comando Simulation Settings e Display Settings permitem ajustes nos parâmetros das 
simulações. 
 
 
Obs. A grande maioria dos comandos serão exemplificados e utilizados pelos alunos ao decorrer 
dos módulos.Curso – visualNastran – Módulo 1 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
FLUXOGRAMA DE TRABALHO 
 
 
 
 
 A figura acima ilustra o funcionamento geral do programa visualNastran. 
 O primeiro passo para utilização do programa é a construção do modelo que pode ser feito 
dentro do próprio programa utilizando-se de ferramentas de desenhos elementares, por exemplo, 
caixas, cilindros, esferas. Uma outra forma é importar um modelo construído em um outro 
programa CAD, salvo com o formato correspondente para transferência. Após a obtenção 
(construção) do modelo é necessário definir o: material, as restrições (Constraints), as colisões 
(Collisions) e os esforços (Loads). A partir disso já é possível realizar a simulação por três 
caminhos diferentes. O caminho mais simples é apenas iniciar a simulação (Run). Um outro 
caminho é controlar os movimentos por controles e verificar as saídas (resultados) das simulações 
através de gráficos. Finalmente é possível realizar as simulações utilizando elementos finitos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FUNÇÕES DOS BOTÕES DO MOUSE: 
 
 
 
 
Botão Esquerdo – Seleção dos objetos presentes na montagem 
 
 
 
 
 
 
 
Scroll – Quando pressionado corresponde ao comando Rotate View. 
Quando movimentado corresponde ao comando Zoom In/Out. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Botão Direito – Permite selecionar diversas opções 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
MODELAGEM DE PEÇAS 
 
 A modelagem de peças no programa visualNastran é realizada utilizando-se da Sketch, 
descrita abaixo: 
 
r 
 n 
 
 
 
 
 
 x 
 
box – permi
 
 
Extruded p
uma superfí
sphere – pe
 
 
 
bo
te modelar uma caix
olygon – permite a
cie fechada o própri
rmite a modelagem 
 
sphere
a. 
 modelage
o program
de uma es
 
cylinde
m de um polígono
a liga as extremida
fera. 
 
 
conveyor
Extruded polygo
 
 livre, e inclusive este não precisa ser 
des fechando o polígono. 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
cylinder – permite a modelagem de um cilindro. 
 
conveyor – permite a confecção de uma “esteira” simplificada. 
 
 
 
 Todos estes comandos funcionam de maneira análoga, por exemplo, para inserir um sólido 
no formato de uma esfera, basta selecionar o comando sphere e clicar em um ponto sobre o grid. 
Após é só arrastar o mouse para dimensionar a peça. Para entrar com as medidas definitivas deve-se 
selecionar a esfera e clicar com o botão direito do mouse selecionando a opção Properties, o que 
habilita a seguinte interface: 
 
 
 
 
 
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Nesta interface Properties é possível entrar com a dimensão exata da peça (fixa Sphere), 
posicionar a peça (fixa Pos), modificar sua cor e nome ou tornar a peça transparente (Appearance), 
ou mesmo modificar o tipo de material da peça (Material). 
 
Outra barra de ferramenta bastante utilizada é a barra Edit, ilustrada abaixo: 
 
 
select: permite selecionar um peça. 
Drag: permite movimentar uma peça nas três dimensões e posiciona-la em uma outra região. 
Drag Z: permite movimentar uma peça em apenas uma direção, a do eixo dos z. 
rotate: permite rotacionar uma peça em torno de um eixo. 
move: permite movimentar uma peça da mesma forma que o Drag e também movimentar peças 
dentro de uma montagem, por exemplo, movimentar um pendulo. 
resize: permite redimensionar a peça quando este comando está ativo a peça selecionada apresenta 
o seguinte formato: 
 
 
 
Em cada “face” tem-se um cursor em forma de esfera que quando arrastado permite redimensionar 
a peça, por exemplo, alongando-a. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
Conforme ilustrado anteriormente, as peças possíveis de serem construídas dentro do 
visualNastran, impossibilitam a modelagem de conjuntos e peças mais complexas, sendo 
necessário assim a utilização de um programa CAD (Computer Aided Design) especifico para 
modelagem de objetos em 3D. Para isto pode-se utilizar-se de programas como: Solid Edge, 
SolidWorks, Inventor, Catia, Pro-Engineer , MicroStation, Mechanical Desktop, entre outros. Todos 
estes programas possuem um formato (extensão) especifica, mas todos eles permitem que os 
modelos, montagens ou mesmo peças simples sejam salvas em uma outra extensão como: ACIS, 
Parasolids, STL, STEP, IGES, o que permite que após o modelo esteja salvo com uma destas 
extensões este pode ser aberto diretamente dentro do visualNastran, bastando para tanto selecionar 
no menu a opção open. Após abrir o modelo dentro do visualNastran, basta salva-lo e 
automaticamente o visualNastran anexa o seu formato ao modelo (.wm3). Abaixo tem-se o 
fluxograma de importação de um modelo para o visualNastran, e um exemplo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAD Integração 
SolidWorks 
Inventor 
Solid Edge 
Pro-Engineer 
Catia 
Exemplo 
 Modelo feito no 
 Solid Edge 
 
ACIS 
Parasolids 
STL 
STEP 
IGES 
 
visualNastran 4D
3 
 
.wm
 
 Abrir no 
Visual Nastran 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Deve-se destacar que o visualNastran, foi desenvolvido para permitir a completa integração 
entre os programas Solid Edge, SolidWorks e Mechanical. Desta forma quando você instala o 
programa visualNastran, e se um deste programas CAD estiver instalado no seu computador, 
automaticamente será criado uma barra de ferramentas. Abaixo tem-se o exemplo da barra de 
ferramentas do SolidWorks. Nesta barra é possível estar rotacionando a peça, aplicando ferramentas 
de zoom, ajustando o conjunto para ser exibido em toda a tela, assim como modificando a forma de 
visualização da peça. 
 
 
 
View Orientation: permite selecionar um vista para visualização, por exemplo – Top View. 
 
 Zoom to Fit: permite ajustar o desenho todo na tela. 
 
 Zoom to Area: permite selecionar uma região e amplia-la. 
 
 Zoom In/Out: permite com o mouse aumentar ou diminuir o modelo (pode-se utilizar o Scrool 
Look para isto – Botão de rolagem do mouse). 
 
 Look at Selection: tem a mesma função que o comando Zoom to Fit. 
 
 Rotate View: Permite rotacionar a peça em 3D. 
 
 Pan: permite arrastar o conjunto todo. Deve-se destacar que este comando apenas permite 
melhor ajustar a imagem para um detalhe especifico, ele não muda a posição do conjunto em 
relação ao referencial global, esta observação também se aplica ao comando Rotate View. 
 
 Wire Frame: muda a forma de visualização permitindo a visualização de todas as arestas 
 
 Shaded View: permite a visualizaçãodo modelo renderizado. 
 
 O visualNastran possui uma barra análoga a apresentada acima, com as mesmas funções. 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Pode-se configurar alguns parâmetros de simulação e de visualização do visualNastran, 
utilizando-se dos comandos Display Settings, Simulation Settings e Preferences. 
 
 Display Settings: Conforme ilustrado abaixo permite estar modificando a posição do Grid e o 
seu tamanho. O Grid serve como referencia para operações de desenho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
t
 
 
 Simulation Settings: Permite configurar os parâmetros de simulação c
unidades, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Modificação da 
posição do grid
Salvar as 
alterações
Voltar valores defaul
omo as tolerâncias, as 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Já o comando Preferences permite estar selecionando, por exemplo, as barras de 
ferramentas visíveis (Toolbars) e modificar algumas configurações. 
 
 
 
 
 Após a introdução dos conceitos básicos de modelagem de peças, agora serão feitos diversos 
exemplo para fixação dos conceitos. Ao final dos exercícios o aluno deve ser capaz: 
 
 Ambientar-se com o visualNastran. 
 Modelar sólidos simples: cilindro, esfera, caixas, sólidos livres e “esteiras”. 
 Nomear e alterar as propriedades das peças (cores e posição) e o material da peça. 
 Alterar os sólidos construídos. 
 Utilizar os comandos collide, Coeff. Restitution (Coeficiente de Restituição) e 
Coeff. Friction (Coeficiente de Atrito). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Exemplos: 
 
1. Construção de sólidos: box, sphere, cylinder, Extruded polygon. Utilizações das 
ferramentas de visualização. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Utilização dos Comandos: Coeff. Restitution, Coeff. Friction. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
3. Utilização do comando: conveyor - “esteira”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 2 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
4. Exercício de utilização do comando Collide, Penetrates All e Penetrate. 
 
 
5. Importação de modelos feitos em outros programas – Exemplo: Mecanismo de Quatro 
Barras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
SIMULAÇÕES CINEMÁTICAS 
 
 As simulações cinemáticas são utilizadas para visualizar a forma em que as 
peças de uma determinada montagem se comportam entre - si. 
 Para colocação das restrições cinemáticas antes é necessário a colocação de 
pontos de referencias nas peças os chamados – coords. 
 Os coords podem ser fixados em uma determinada peça, ou podem mesmo 
serem fixados no Background. 
 
Coord: 
 
 
 Para colocação de um coord o programa visualNastran possui algumas 
referencias de posicionamento. Por exemplo, após selecionar o comando coord 
aproximando-se perto de uma peça os seguintes símbolos são visualizados. 
 
 Posicionando próximo da face o coord será colocado na face 
 
 
 
 Posicionando próximo da aresta o coord será colocado na aresta 
 
 
 
 
Posicionando em uma das “quinas” aparecerá o símbolo de uma esfera. 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Quando é necessário a colocação de um coord em uma superfície cilíndrica, 
tem-se as seguintes possibilidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 Quando se utiliza uma esfera é possível apenas selecionar um ponto aleatório em 
sua superfície. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Deve-se destacar que o coord está preso no corpo. Pode-se movimentar o coord 
ao longo do corpo, inclusive mudando de face. Para isto basta utilizar os comandos: 
 
 
 
 Da mesma forma que realizado com as peças pode-se posicionar o coord 
utilizando-se do comando Properties, assim quando nos boxes Position and 
Orientation são colocados os numeros X = Y = Z = 0 e Rx = Ry = Rz = 0, o coord terá a 
mesma posição e orientação que o referencial global. 
 
 
 
Quando é utilizada a opção Orientation, os ângulos são positivos no sentido 
anti-horário. 
 
 Para realização de uma simulação cinemática é necessário a definição da peça 
que ficará fixa ao Background. Qualquer peça pode ser fixada, basta selecionar a peça 
e com o botão direito selecionar o comando Fixed. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
Colocação de Restrições (Constraint) Manualmente 
 
 Tem-se que para existência de movimento são necessárias duas peças (ou em 
algumas situações pode-se utilizar o próprio ground). Assim o primeiro passo dentro do 
programa visualNastran é a construção do modelo. Apos isto para colocação de uma 
restrição é necessário a colocação de coords em ambas as peças. Assim, já é possível 
colocar as restrições (articulações). 
 
Peças 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Constraint 
 
 
 A colocação das restrições são realizadas selecionando-se o comando Create 
Constraint . Na janela aberta de constraint esta permite selecionar as peças to (de) 
from (para) e os seus respectivos coords. Apos isto existem 4 formas de juntar estas 
peças, através da opções: 
 
Join bodies in place: permite ligar os corpos com eles permanecendo no mesmo lugar 
(apenas os coords são movidos) 
Split constraint: nada é deslocado, nem as peças e nem os coords. 
Join: um corpo é movimentado em relação ao outro. 
Face-to-face: é o mais utilizado, em que um corpo é deslocado para o outro e os coords 
são unidos. 
 
Outro detalhe importante é que a ordem de seleção das peças é importante. Para 
mudar a ordem de seleção basta selecionar Change Direction. 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Existem diversas restrições prontas que permitem restringir a movimentação 
entre as peças, em que as principais serão descritas a seguir: 
 
 
 
Rigid Joint: permite que dois corpos fiquem unidos, sem movimento relativo entre eles. 
Revolute Joint: quando colocada permiteque uma peça rotacione em torno da outra em 
relação a um eixo de revolução. 
Spherical Joint: permite que as peças rotacionem em todos os eixos, não permitindo a 
translação em nenhuma direção. 
Linear Actuator: permite a colocação de um atuador linear. 
Revolute Motor: permite a colocação de um motor de rotação. 
Belt: permite a colocação de uma correia. 
Spur Gear: permite a colocação de uma relação de engrenamento. 
Rod: permite a colocação de uma barra (segmento de ligação) 
Rope: permite a colocação de uma “corda”. 
Linear Spring/Damper: permite a colocação de uma mola linear conjuntamente com 
um amortecimento se necessário. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 Deve-se destacar que também é possível colocar uma restrição genérica. 
A qualquer momento pode se mudar uma restrição para outra. Para isto 
seleciona-se a restrição e com o botão direito seleciona-se o comando Properties: 
 
 
 
 Nesta janela para substituir uma restrição para outra, basta selecionar a restrição 
requerida. Pode-se também utilizar as opções Rotate Around e Slide Along. Conforme 
descrito anteriormente qualquer corpo no espaço possui 6 graus de liberdade. Assim 
podem-se retirar os graus de liberdade ou adiciona-los. Por exemplo, se for selecionado 
Rotate Around, All e não for selecionada nenhuma opção de Slide Along tem-se como 
resultado uma articulação esférica. 
 As restrições (articulações) podem ser livres de atrito, ou estarem sujeitas ao 
atrito, da mesma forma que uma articulação pode estar limitada a uma determinada 
faixa de atuação. Todos estes fatores estão disponíveis nas outras fichas de Properties 
of constraint e serão utilizadas nos exercícios. 
 
 
 
 Após a colocação das restrições, já é possível realizar simulações cinemáticas, 
seja com a atuação de um motor ou atuador linear, ou mesmo com a atuação da 
gravidade. 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
SUB ASSEMBLIES 
 
 O visualNastran permite a criação de sub-montagens. Assim por exemplo 
pode-se selecionar um conjunto de peças e depois na barra de menu Insert selecionar o 
comando Sub_assembly. Este comando permite a simplificação do modelo por 
permitir, por exemplo, que todas as peças fixas de uma base se tornem uma 
(colocando-se uma restrição do tipo rigid joint). O primeiro passo para colocação do 
comando Sub_assembly é selecionar as peças (com o auxilio da tecla shift ou control). 
Após a seleção das peças, seleciona-se o comando Sub_assembly, onde uma nova 
janela Create Sub-assembly permitirá a entrada do nome da sub-montagem, após clicar 
OK a sub-montagem está feita. Para tornar todas estas peças uma só pode-se utilizar o 
comando Rigidly Join Bodies. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Neste exemplo abaixo, o mecanismo apresenta apenas uma articulacao rotativa, 
e nesta montagem pode utilizar o comando Move para movimentar a peça utilizando-se 
do mouse. 
 
 
 
 
Agora serão feitos outros exe
 
 Criação de coods. 
 Criação de restrições. 
 Criação de sub-montagens. 
 Realizar simulações cinemát
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
rcícios, ao final deles o aluno deve ser capaz: 
icas. 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
Exercícios 
 
1. Aprendendo a colocar Coords. 
 
 
 
2. Trabalhando com a restrição Belt. 
 
 
 
3. Colocação da restrição Spur Gear, entre engrenagens. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
4. Exemplo de utilização de Collide e do comando Move. 
 
 
 
5. Exercício para colocação de restrições. 
 
 
 
6. Junta Universal. 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 3 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
7. Mecanismo Garfo Escocês. 
 
 
 
 
 
8. Pistão Cinemáticos. 
 
 
 
9. Exercício para utilização do comando Sub_assembly. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
SIMULAÇÕES DINÂMICAS 
 
 No capítulo anterior foram realizadas diversas simulações cinemáticas, neste 
módulo o foco será voltado para simulações dinâmicas com a aplicação de forças e 
momentos nas peças. Neste módulo também serão mostradas diversos comandos 
importantes que permitem a colocação de gráficos e mesmo de ferramentas de controle. 
 
THE CONSTRAINT NAVIGATOR 
 
 O comando Constraint Navigator permite manipular individualmente cada 
constraint (restrição), permitindo verificar o seu funcionamento. 
 
 
 
 Para utilizar este comando, é necessário selecionar uma peça utilizando-se do 
comando Select. Este comando permite testar cada articulação individualmente sendo 
que as peças envolvidas ficam translúcidas. Pode-se também navegar através das outras 
peças e restrições utilizando-se dos comandos Next e Prev. 
 
 
 
 A aplicação de Cargas é realizada com a utilização dos comandos Force, 
Torque, Structural Load e Restraint. 
 
 
 
Force: Permite a colocação de um força. Para inserir uma força deve selecionar o 
comando Force e posicionar esta força na peça. Quando da colocação de uma força 
automaticamente é criado um coord relativo à força (neste caso o coord possui a cor 
azul ao contrário do coord normal que possui a cor vermelha como Default). 
 Uma força pode ser colocada na face da peça, na aresta da peça ou mesmo na 
“quina” da peça. Após a colocação de uma força é possível alterar seu valor, assim 
como reposicionar a força em um determinado ponto. 
 Assim, após a colocação da força, clica-se nela e com o botão direito seleciona-
se o comando Properties. 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
 Esta janela Properties, permite modificar o nome da força e sua cor através da 
ficha Apperance. A ficha Structural Load permite a escolha do tipo de força que será 
aplicada através do box Type. Os tipos disponíveis de aplicação de uma força no 
programa visualNastran são: 
 
Distributed load: é uma carga distribuída na peça. 
Concentrated force: permite a colocação de uma força concentrada em um ponto 
Pressure: é uma força aplicada em toda uma Face Normal. 
Torque: neste caso transforma a força em um momento. 
 
O valor da força pode ser modificado utilizando-se os boxes X, Y e Z, o que 
permite a aplicação de uma força espacial (nas três direções) ou a aplicação da força em 
uma direção especifica. Se em todas as direções a força aplicada for igual a 0, o símbolo 
representativo da força transforma-se em uma pequena esfera para representar a 
presença de uma força nula. 
A posição da força inicialmente é orientada em função do corpo (Body), a força 
também pode ser orientada em relação ao Frame Word ou em relação ao Coord. 
Para a movimentação da força pode-seselecionar o coord da força (azul). Com 
o botão direito seleciona o comando Properties e conforme visto anteriormente pode-se 
posicionar e orientar a peça através das opções Position and Orientation. Outra forma 
de movimentar a força é através do comando Drag que permite movimenta a força com 
o seu coord ao longo de todas as faces da peça. 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 A outra ficha Active permite a aplicação da força apenas por um determinado 
tempo. 
 
 
 
 
 O modelo abaixo feito dentro do programa visualNastran permitirá a 
demonstração dos comandos anteriores. 
 
 
 
Torque 
 
 A aplicação do comando Torque, permite a colocação de um momento, e tudo 
que foi aplicado para o comando Force pode ser aplicado para o comando Torque. A 
diferença básica é que o comando Torque apenas pode ser aplicado nas faces. 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Structural Load 
 
 Permite a entrada de uma carga estrutural, por exemplo, uma pressão - Type 
Pressure. Tudo o que foi dito anteriormente pode ser aplicado para o comando 
Structural Load. 
 
 
 
 
 
 Assim com a colocação dos esforços podem-se realizar simulações dinâmicas. 
 
 Após a definição do modelo e da sua construção cinemática e dinâmica, os 
resultados das simulações podem ser exibidos através de gráficos. 
 A colocação de gráficos é realizada através do menu Insert – Meter. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Os tipos de gráficos, Meter, mais utilizados são: 
 
Position: permite a coleta dos dados da posição de uma determinada peça em relação ao 
tempo. 
Orientation: grava os dados relativos à orientação de uma peça. 
Velocity: coleta os dados de velocidade. 
Acceleration: coleta os dados da aceleração. 
 
 Para utilização destes gráficos, é necessária a seleção da peça e/ou da restrição 
logo às opções disponíveis para aquele item estarão destacadas. Abaixo tem-se o 
exemplo de um mecanismo biela-manivela em que são representados os gráficos da 
posição e velocidade do cursor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
A interface dos gráficos pode ser alterada. Clicando-se com o botão direito em 
cima do gráfico pode-se, por exemplo, modificar a forma de visualização do gráfico, de 
vez de dispor os resultados em forma de gráficos, pode-se exibir os dados em formato 
Digital. A cor do fundo do gráfico pode ser alterada com o comando Background 
Color. Em Display Properties estão disponíveis todas as opções de formatação da 
janela do gráfico. O comando Save Picture As permite salvar a figura do gráfico em um 
formato especifico, como por exemplo *.jpg. Uma opção bastante útil é o comando 
Copy Data, pois este permite copiar os dados simulados no Microsoft Excel, 
permitindo sua manipulação ou utilização destes dados em modelos e verificação 
utilizando-se de outros programas como o MatLab. 
 
 
 
 Deve destacar que os dados quando copiados para o Excel, não apresentam o 
significado das grandezas e nem as unidades. Quando copiar os dados para o programa 
observar que sempre a primeira coluna é relativa ao tempo e as outras são dadas em 
função do mostrado no gráfico. Por exemplo, os dados da posição acima, são destacados 
por cores diferentes, a linha azul é relativa ao deslocamento em x dado em milímetros, à 
linha de cor vinho é representativa do deslocamento em y e por fim a linha da cor 
vermelha é representativa do deslocamento em z. Da mesma forma quando os dados são 
copiados para o Excel eles são copiados nesta seqüência, time, x, y e z. Conforme 
observado no gráfico as unidades de comprimentos são expressas em milímetro a 
qualquer instante estas unidade podem ser alteradas, sem perder os resultados da 
simulação, utilizando-se do comando Display Settings. 
 
 
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CONTROLES 
 
 Outra vantagem do programa visualNatran é permitir a colocação de controles. 
Podem ser inseridos os controles mostrados abaixo: 
 
 
 
 A colocação de um controle é realizada selecionando uma restrição ou uma 
carga. Por exemplo, caso seja selecionada uma força pode-se colocar um controle nela, 
assim selecionando o comando Control – Force será abeta uma janela Choose Input 
Type o que permite entrar com o controle da força por um cursor linear ou através de 
uma tabela. Selecionado o tipo basta confirmar com OK. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Por exemplo, se for inserido um controle do tipo Force, serão abertas três caixas 
relativas a três direções possíveis de aplicação de uma força. 
 
 
 
 Clicando-se duas vezes sobre esta barra será aberta uma janela que permite 
entrar com um valor Current value, um valor mínimo (Min) e um valor máximo 
(Max) além de permitir entrar com o número de divisões entre estes valores 
Slider steps. 
 
 
Sempre existe um valor inicial que pode ser diferente de zero, este valor permite 
você modificá-lo, posicionar sua montagem em uma nova posição, apagar o histórico 
anterior (Erase Motion History)e realizar uma nova simulação a partir desta posição. 
Mesmo quando fechado as barras de slider do controle, elas podem ser 
novamente exibidas pela ficha de gráficos – show. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 Podem ser inseridos diversos tipos de controle. Por exemplo, se na montagem 
tiver uma mola pode-se inserir os controles Spring Constant ou Damper constant. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
A opção Control – Generic permite a colocação de um controle genérico, isto é, 
de um controle que não existe como Default. Assim por exemplo, se é necessário fazer a 
variação da massa de uma peça pode-se colocar um controle genérico com um 
determinado nome input[ ] e na comando Properties na Ficha de Material em Mass 
colocar o nome deste controle input[ ]. 
 
 
 
 
 
 
Controle com tabela 
 
Outra opção de con
realizar o controle. A tabe
pode-se escolher um tipo d
função do tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
trole é a utilização ao invés da barra slider de
la de controle permite a entrada de um con
e interpolação entre os dados, sendo que este
 
 uma tabela para 
junto de dados, 
s dados são uma 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Exercícios: 
 
1. Exemplos de aplicação de forças e momentos. 
 
 
 
 
2. Controle Linear. 
 
 
 
 
 
3. Controle de Ângulo. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 4 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
4. Controle Genérico – Controle da Massa 
 
 
 
 
 
5. Controle de um Carro utilizando uma força 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
FEA – FINITE ELEMENT ANALYSIS – Análise por elementos finitos 
 
 
INTRODUÇÃO AO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS 
 
 
O método dos elementos finitos (MEF) é uma técnica de análise numérica 
destinada à obtenção de soluções aproximadas de problemas regidos por equações 
diferenciais. Embora o método tenha sido originalmente desenvolvido para a análiseestática de sistemas estruturais, ele tem sido utilizado no estudo de uma grande 
variedade de problemas de Engenharia, nos domínios da Mecânica dos Sólidos, 
Mecânica dos Fluidos, Transmissão de Calor e Eletromagnetismo. Devido à sua 
eficiência e flexibilidade, além de sua adequação à implementação em computadores 
igitais, o MEF tem hoje uma grande difusão tanto no meio acadêmico como no 
 
d
industrial, estando disponível em grande número de “pacotes” comerciais existentes no 
mercado (ANSYS®, NASTRAN®, ABAQUS®, SYSTUS®, etc.). Contudo, deve ser 
lembrado que a utilização eficaz destes programas e a correta interpretação dos 
resultados requerem o amplo conhecimento, por parte do Engenheiro, dos fundamentos 
do MEF. 
A principal motivação para o uso do MEF reside no fato que, devido à 
complexidade dos problemas práticos de Engenharia, soluções analíticas em forma 
fechada tornam-se inviáveis ou mesmo impossíveis. Assim, devemos recorrer a técnicas 
capazes de fornecer soluções numéricas aproximadas. A título de exemplo, 
consideremos os problemas de determinação da capacidade de carga de uma placa 
contendo enrijecedores e entalhes de formas complexas, ou de determinação da 
concentração de poluentes sob condições atmosféricas não uniformes, ou ainda de 
caracterização do perfil de velocidades em torno de um aerofólio. Para cada um destes 
problemas podemos obter, sem grande esforço, as equações governantes e as condições 
de contorno, utilizando princípios elementares da Física. Contudo, nenhuma solução 
analítica simples poderá ser obtida quando o problema exibir geometria e/ou condições 
de contorno complicadas, o que quase sempre ocorre em situações práticas. Para 
contornar esta dificuldade, uma estratégia possível é a simplificação do problema (em 
termos de sua geometria e/ou condições de contorno) de modo a viabilizar a construção 
de um modelo matemático cuja resolução analítica seja possível. Contudo, em grande 
número de casos (talvez na maioria das vezes), este procedimento tem como 
conseqüência graves imprecisões nas previsões do modelo. Uma segunda alternativa 
consiste em preservar a complexidade do modelo e empregar técnicas aproximadas de 
resolução. Esta segunda estratégia, na qual está inserido o MEF, tem sido cada vez mais 
viabilizada pela crescente capacidade de processamento dos computadores digitais. 
O MEF é essencialmente um processo de discretização, que visa transformar um 
problema infinito-dimensional em um problema finito-dimensional, com número finito 
de incógnitas. O método consiste em dividir o domínio sobre o qual o problema é 
estudado em várias regiões interconectadas, denominadas elementos. Cada elemento 
dispõe de um certo número de pontos, denominados nós ou pontos nodais. O conjunto 
de elementos utilizados na discretização é denominado malha. Um exemplo é 
apresentado na Figura abaixo. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
 
Sobre as limitações do método dos elementos finitos 
 
Embora o MEF seja reconhecidamente uma ferramenta útil e eficiente para a 
análise de diversos tipos de problemas de Engenharia, é importante estar atento às 
limitações do método, lembrando que ele fornece modelos matemáticos aproximados 
para representar o comportamento de sistemas físicos. Deve também ser levado em 
conta que, na maioria das vezes, sob considerações de custo e limitações de recursos 
computacionais, busca-se estabelecer um compromisso entre a complexidade do modelo 
e a precisão considerada satisfatória. Algumas fontes de incerteza inerentes à 
modelagem por EF são: 
- a não consideração de certos tipos de efeitos físicos, tais como não 
linearidades, histerese, amortecimento, etc. 
- erros de discretização, devidos à impossibilidade de se obter uma perfeita 
representação de domínios de geometria complexa utilizando os tipos de elementos 
disponíveis. 
- conhecimento impreciso dos valores de alguns parâmetros físicos e/ou 
geométricos que são utilizados na elaboração do modelo (ex.: módulo de elasticidade, 
densidade, condutividade térmica, viscosidade, etc.) 
- dificuldade de modelar efeitos localizados, tais como junções parafusadas e 
rebitadas. 
- erros oriundos do processo de resolução numérica. 
 
Visando a validação de modelos de elementos finitos, um procedimento 
recomendável é a confrontação de suas previsões com dados provenientes de outros 
tipos de análises, em particular, de análises experimentais. 
 
(Obs. O texto acima foi extraído da apostila de elementos finitos do Prof. Domingos 
Rade.) 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Assim, o programa visualNastran permite a análise por elementos finitos, 
permitindo a realização de cálculos de tensão, deformação e deslocamento, análises de 
vibração, deflexão, transferência de calor, mesh adaptado (H-adaptivity), fator de 
segurança entre outros. A grande vantagem do visualNastran é que ele permite de uma 
forma simples realizar análises de estruturas simples com um baixo tempo de 
processamento. A grande desvantagem é quanto à possibilidade de alterações dos 
parâmetros, pois o visualNastran não possui tantos recursos como ANSYS® e o próprio 
NASTRAN®. 
O fluxograma de trabalho FEA está representado abaixo: 
 
) 
 
 
Incluir na Análise 
FEA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para realizar uma análise FEA primeiramente é necessário incluir as pe
desejadas na simulação. A inclusão de uma peça é realizada clicando-se sobre a p
desejada e com o botão direito selecionando a opção Include in FEA. 
 
 
 
 Pode-se também inserir uma peça na análise FEA através da barra Ob
Browser. 
 
 
 
 
 Incluir 
no FEA 
Saída
Resolver (Solve FEA
s
ças 
eça 
ject 
Resolver
Run
 
 
 Montar 
 Simulação
Gerar os Resultados - 
FEA 
Visualizar os Resultado
 Interpretar os 
 Resultados 
Refinar os 
Resultados
Selecionar o
 elemento 
 
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Exemplo – Manivela Dupla 
 
 
 
Geração dos Resultados FEA 
 
 Após ter inserido a peça no FEA, basta resolver o modelo. Para isto é utilizado o 
comando Solve FEA. 
 
 
 
 
 
 Ao clicar no botão Solve FEA a análise é iniciada, aparecendo a janela abaixo 
que indica o andamento da operação. 
 
 
 
 Deve-se salientar que a etapa de resolução via elementos finitos pode ser 
bastante demorada dependendo da complexidade do modelo e do computador utilizado. 
Serão feitos alguns exercícios demonstrando a capacidade do programa em que para 
modelos simples os resultados da simulação é praticamente igual a solução teórica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Play os Resultados – View Resultados 
 
 Realizada a simulação os resultados podem ser exibidos seguindo o fluxograma 
abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
inic
da 
ape
tant
FE
 
 
Os 
 
Res
Ru
Sto
Ru
Ste
Ste
Fra
Tim
 
 
 
 
 
 
 
 
Play
Assim, os
iar a simulaçã
animação. A 
nas é vista a 
o a simulação
A). 
botões dispon
et: Retorna a 
n Backwards
p: Para a simu
n: Inicia a sim
p Backwards
p: Avança um
me: Indica o 
e: indica o te
 
 
Show
 resultados são
o a qualquer m
visualização da
simulação por 
 FEA conjunta
íveis na barra d
simulação ao in
: Retorna a simu
lação em um d
ulação. 
: Volta um Fram
 Frame (Quadro
numero de Frammpo decorrido.
 
Animation
 mostrados u
omento pode
s animações
FEA (Anim
mente com 
 
e simulação s
ício. 
lação no cam
eterminado p
e (passo) da
) da simulaç
e (Quadros)
 
 
 Dynamic
 
tilizando-se o botão
m-se utilizar os com
 são realizadas de f
ate FEA) ou através
a cinemática são mo
 
ão: 
inho inverso. 
onto. 
 simulação. 
ão. 
 calculados. 
 
Apenas FEA
 Mo
and
orm
 da
stra
 
 Motion com FEA
Static
tion (Play). Após 
os de manipulação 
a estática em que 
 dinâmica em que 
dos (Motion with 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Visualizando os resultados 
 
 
 Os resultados são mostrados segundo o diagrama abaixo: 
 
 w 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
as d
cant
de c
enqu
 
 
disp
segu
 
 
 
 
 
Sho
 
Nas peça
eformações.
o esquerdo i
ores em qu
anto que as 
Clicando
oníveis. Pod
inte represen
 
Mesh
Deformation 
 
 
s utilizadas na simulação 
 Outro meio de saída dos 
nferior que permite a visu
e as cores mais frias (
cores mais quentes (tons e
 
-se com o botão direi
e-se clicar em cima da 
ta um caso completo de u
 
Bodies
Error
Factor of safety
FEA
resu
aliza
tons
m v
 
 
to é
peç
m p
 
Legend
 (Bodies) é possível visualizar o Mesh e 
ltados é através da legenda disponível no 
ção gráfica, representada por um degrade 
 de azul) indicam os esforços menores 
ermelho) indicam os esforços maiores. 
 
 possível visualizar todas as opções 
a ou na legenda. O exemplo ilustrativo 
órtico. 
 
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Exemplo – Pórtico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
 Os parâmetros do mesh podem ser alterados utilizando-se novamente do botão 
direito. Clicando sobre a peça na ficha FEA é possível alterar os parâmetros Default 
Mesh Size, entre outros. Esta janela também permite a visualização do número de 
elementos e da quantidade de nós. 
 
 
 
O programa também permite exibir o fator de segurança, se aparecer uma 
região vermelha aparece uma mensagem de erro e as regiões são destacadas em 
vermelho isto acontece quando o valor atinge um valor menor do que 1. 
 
A figura abaixo representa um mecanismo de quatro barras com sua saída. 
Deve-se destacar que os cálculos de tensões são realizados utilizando-se da teoria de 
von Mises. 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
Interpretando os Resultados 
 
Verificar se os resultados são satisfatórios ou se é necessário fazer modificações 
no mesh ou no modelo. Após a análise inicial podem-se refinar os resultados com o 
objetivo de obter melhores resultados. Abaixo é apresentado o fluxograma de análise e 
modificação dos parâmetros ou/e do modelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Melhorando o Mo
 
 
o 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A melhora 
forças, ou nas restr
Podem-se m
de ter apagado o h
forças (distribute 
mais próximo da re
 
 
 
 
 
 
H-Adaptive – pode ser acionado na barra de simulação e esta 
opção permite a colocação de elementos adaptados. 
Antes de usar deve-se apagar o FEA History, após a análise os 
mesh são alterados pode aparecer um erro, pois para aquele 
numero de alterações e para aquela % de erro talvez não consiga 
resolver. 
 Melhorar a Análise
delo 
do m
ições
elho
istóric
on fa
alida
 
Gerar os Resultados - FEA
odelo pode ser realizada por modifica
 ou mesmo na mudança do material. 
rar os resultados clicando com o botã
o do FEA e mandar distribuir os esfo
ce) nas articulações, deve-se fazer a
de. 
 
Visualizar os 
Resultados 
 
 
ções na g
o direito
rços, pod
 distribui
 
 Interpretar
Resultados
Mesh size (pode-se alterar isto em properties na ficha FEA em 
Default Mesh Size). 
 Melhorar o Modelo
Melhorar 
 Análise 
 Criar 
Simulaçã
eometria, ou nas 
 na forca depois 
e-se distribuir as 
ção das forças o 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Exercícios 
 
1. Faça uma viga engastada e aplique uma força concentrada na extremidade. 
 
 
 
2. Modele uma viga engastada e aplique um carregamento distribuído. 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
3. Análise de uma placa engastada em três extremidades. 
 
 
 
 
4. Visualização da linha neutra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
5. Pórtico 
 
 
 
6. Exercício de Fenômenos de Transporte. 
 
 
 
7. Exercícios dinâmicos diversos. 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
FEA – TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
 
Criação de Restrições (Constraints) térmicas passo a passo 
 
Objetivos 
 
- Adicionar thermal toolbar no seu workspace 
- Setar os valores das thermal constraints 
- Colocação de uma thermal load no objeto 
 
1. Abra o visualNastran Desktop 4D 
2. Abra o arquivo heat_transfer.wm3 
3. Clique no botão Display Settings, expanda o menu Preferences. Selecione 
Toolbars e clique em Thermal. 
4. Clique em Close 
5. A barra de ferramentas Thermal agora está visível 
6. Agora serão adicionadas condições de contorno as várias superfícies 
7. Selecione o comando na barra Thermal – Prescribed Temperature. 
8. Selecione a Superficie 1. Esta face será destacada. 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
9. Em Object List clique duas vezes na restrição criada. Selecione a ficha de 
Temperature e entre com o valor de 500º e clique em close. 
 
 
10. Selecione agora o comando Prescribed Heat Flux na barra Thermal . Coloque 
esta restrição na Superfície 5. 
 
11. Em Object List dê um duplo clique na restrição Prescribed Heat Flux. 
 
12. Selecione a ficha Flux e entre com o valor de 15 no Heat flux density box. Feche 
esta janela com close. 
 
 
 
13. Agora selecione o comando Surface Radiation na barra Thermal 
14. Selecione a Superfície 2 para aplicar esta restrição. 
15. Abra a janela de properties desta ultima restrição criada e entre com o valor de 0,25 
para Emissivity e 2000º para Radiation Ambient Temperature. 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
16. Rotacione a peça para colocação das ultimas restrições. 
 
17. Dê um clique duplo em Convective Heat Flux na barra Thermal . Este 
duplo-clique coloca esta restrição em “sticky mode” para seleção continua em várias 
superfícies. 
 
18. Selecione as Superfícies 3, 4 e 6. 
 
19. Em Object List dê um clique-duplo na constraint criada no passo anterior 
(Convective Heat Flux). 
 
20. Selecione a opção Constant.Entre com o valor de 555 em Convection Coefficient. 
Entre com 0º em Bulk Temperature of Surrounding Fluid. 
 
 
 
21. Repita este procedimento para a constraint da Superfície 3. 
22. Selecione a constraint da Superfície 4 e abra sua janela de propriedades. 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
23. Selecione a opção Temperature-dependent e clique em Table. Selecione a opção 
Insert data várias vezes e automaticamente será gerado valores que obedecem uma 
reta. Pode-se inserir seus próprios valores ou importando os dados de um arquivo já 
salvo. 
 
 
24. Clique em OK para fechar a janela Film Coefficient Table. 
 
25. Feche a janela de properties. 
 
26. Selecione a opção na barra de simulação FEA Thermal Solve. Aguarde alguns 
instantes para os cálculos serem realizados. Será mostrada a distribuição de 
temperatura assim como uma escala representativa destes valores. 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
27. Finalmente pode-se visualizar as diferentes formas de transferência de calor 
clicando na escala de temperaturas com o botão direito e modificando a forma de 
visualização através do Dataset. 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Verificação – Exemplo de Condução 
 
Uma placa de aço com 0,15m de espessura e condutividade térmica de 46,7 W/m.K, tem 
como temperatura interna 300 °C e temperatura externa de 25 °C (temperatura 
ambiente). Qual é a taxa de perda de calor através de uma parede de 0,5m por 3m? 
 
% Programa para o calculo da taxa de calor através de uma parede- MATLAB 
 
% Dimensoes da Placa 
 
L = 0.15 % [m] 
W = 3 % [m] 
H = 0.5 % [m] 
 
T2 = 25 + 273 % [K] (Temperatura ambiente) 
 
T1 = 300 + 273 % [K] (Temperatura interna) 
 
k = 46.7 % Aço - ANSI C1020 (Visual Nastran) 
 
% Calculo do fluxo de calor 
 
q_linha = k * (T1 - T2)/L 
 
Resposta_teorica = 8.5617e+004 
 
Resposta do Visual Nastran 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 5 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Renderização e Filmes 
 
 Este módulo engloba as ferramentas de renderização e criação de filmes. No 
final deste módulo o aluno será capaz de aplicar texturas nas peças, trabalhar com luzes 
e recursos de câmeras e finamente salvar suas simulações em formato de imagem ou de 
vídeos que podem ser abertos em qualquer computador sem a necessidade de existir o 
programa visualNastran instalado no computador. 
 
 A parte de geração de imagens e filmes é feita utilizando-se a barra Render. Este 
Toolbars pode ser ativado utilizando-se do menu – View – Toolbars – Render. 
 
 
 
 
 
 O comando Preview permite a renderização do modelo em função dos 
parâmetros colocados em Render Settings. Assim quando o comando Preview é 
selecionado uma pequena janela é aberta no canto superior esquerdo e o tamanho desta 
janela é função dos parâmetros Render Settings. 
 Já o comando Export Image to File permite exportar a imagem em dois formatos 
diferentes: Export Window to Image e Export Photorealistic Image. Ambos os 
comandos permitem salvar o modelo em um determinado diretório no formato jpeg ou 
bmp. O recurso Export Photorealistic Image permite salvar o modelo como uma 
imagem foto-realista em que as texturas e efeitos de luzes são salvos juntos. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 O comando Export AVI permite salvar a simulação do modelo em formato de 
vídeo avi, que pode ser executado em qualquer computador que possua o programa 
Windows Media Player instalado. 
 
 
 
 Quando selecionado uma das opções: Export Simulation Window to Vídeo ou 
Export Photorealistic Vídeo será aberta à janela abaixo, que permite selecionar o 
diretório para salvar o vídeo, assim como o número de quadros da simulação, 
First frame (quadro inicial) e Last frame (quadro final). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Conforme citado antes o comando Render Settings permite a colocação dos 
parâmetros da imagem na janela Image Dimensions é possível configurar o tamanho da 
janela que será exibida, esta janela com a imagem pode ser visualizada através do botão 
Preview Window. Esta janela Photorealistic Rendering permite também salvar a 
imagem ou o vídeo, assim como mostrar as sombras (Shadows) e reflexões 
(Reflections). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
 
Setting Rendering Properties 
 
 Selecionando uma peça, as propriedades desta peça são exibidas na barra 
Properties, as opções selecionadas são exibidas quando da seleção da peça e com o 
botão direito fazendo o uso do comando Properties. 
 
 
 
 
 Por exemplo, na peça body[1] além das fichas tradicionais também são exibidas 
as fichas Surface Rendering e Texture. 
 Na ficha Texture pode-se ser inserida uma textura, que pode se uma imagem 
qualquer ou utilizada uma textura já existente dentro do próprio programa 
visualNastran, na sub-pasta Textures. 
 
 
 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
Já o comando Surface rendering, permite a escolha do tipo de material a ser 
aplicado na peça, por exemplo, aço (Steel). Deve-se destacar que este tipo de material 
não é mostrado na imagem ele apenas será mostrado quando o desenho for renderizado 
utilizando-se do comando (Preview). 
 
 
Controle de luz 
 
Existem dois tipos de iluminação que podem ser aplicados ao modelo que são: 
Distant Light e Spotlight. 
 
 
 
O comando Distant Light tem como função a colocação de uma luz solar. 
Pode-se inserir uma Distant Light utilizando-se o menu Insert. Quando selecionado 
será aberta a janela Insert Light. Nesta janela é possível modificar sua intensidade, o 
valor 1 (Intensity) é o valor default, se for colocado um valor acima deste o modelo 
será iluminado por uma luz mais forte um valor menor fica mais escuro. Pode-se 
modificar a cor da luz, assim como sua disposição (Location) que é realizada por 
cursores. 
 
 
 
Curso – visualNastran – Módulo 6 Eng. Rogério Sales Gonçalves 
 
A outra opção de iluminação é inserir uma Spotlight, que é uma luz local como 
se fosse um flash, quando renderizarem função desta luz será iluminado apenas o 
detalhe daquela região. Pode-se alterar parâmetros como o ângulo de abertura do cone 
da luz utilizando-se a opção da ficha Spotlight – Cone Angle. 
 
 
 
O comando Spotlight pode ser colocado em um corpo. Este comando fica 
visível na área de trabalho e pode-se utilizar o comando de arrastar para posicioná-la ou 
o comando para ovacioná-la, como se fosse uma peça. Esta luz pode ser rotacionada e 
posicionada em função do comando properties. 
 
 
Para fazer qualquer modificações nos comandos de iluminação pode-se também 
seleciona-las na esquerda em Câmeras. 
 
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Câmeras 
 
 Este recurso permite que a simulação seja vista de um outro ponto de vista. Para 
isto o programa permite a colocação de Câmeras adicionais. É importante observar que 
como parâmetro default o programa visualNastran já possui uma câmera (Camera) e 
uma Distant Light inserida. 
 
 
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A Camera ativa tem sua ponta mostrada em vermelho. Pode-se colocar a 
Camera presa a um corpo. Para isto basta abrir a janela de properties da camera e na 
ficha camera colocar o nome da peça ou do coord para a camera ser colocada em 
Attached to: e apply. 
Em camera tracks pode-se colocar o nome de uma peça para a camera 
acompanhar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Animação – keyframe 
 
Para utilização deste recurso é necessário que exista alguma câmera no modelo. 
O comando Keyframe permite a confecção de uma seqüência de visualização 
do modelo construído, permitindo realizar uma animação em uma determinada 
seqüência. 
Para habilitar esta opção é necessário selecionar a camera e na Properties List 
for Selected part selecionar a opção Keyframe. Assim a janela abaixo com a ficha 
Keyframe será inserida. Agora é necessário selecionar a opção Keyframed o que 
possibilita o início da confecção da animação. 
 
 
Quando ativo a opção Select Frame permite selecionar um determinado Frame 
e aplicar uma modificação nesta posição utilizando-se das ferramentas Create 
position/rotation at frame. Nestas opções é possível, por exemplo, movimentar a 
montagem, utilizar da opção de ampliar ou reduzir a montagem (ou mesmo dar um 
zoom em uma região especifica) além de poder rotacionar à montagem de 360º. Para 
cada operação realizada em um determinado Select Frame é necessário gravar ou 
deletar estas seqüências de animação e isto é realizado pelos comandos Record this 
ame e Delete. fr
 Outra opção disponível é modificar o caminho que a câmera irá percorrer e isto é 
feito clicando-se sobre Modify Data. A janela abaixo permite a entrada dos parâmetros 
em forma de tabela e também possibilita uma interpolação do caminho que a câmera irá 
percorrer. 
 
 
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Comando Explosion 
 
 Permite a explosão (separação) dos elementos da montagem. Pode-se utilizar o 
comando Explode conjuntamente com o comando Keyframe. O comando Explode 
pode ser selecionado no menu Tools. 
 
 
 
 Durante a explosão os efeitos da gravidade e das restrições são ignorados. 
 
Todos os comandos apresentados anteriormente serão aplicados nos exercícios 
já feitos. 
 Ao final deste módulo o aluno será capaz de trabalhar com iluminação, 
colocação de câmeras e realização de animações, assim como salvar suas animações em 
vídeo.