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Como IMPLANTAR FEA CORRETAMENTE

Registramos uma lista de perigos e suposições erradas.

FEA

Neste artigo vou te mostrar quando bons engenheiros entregam FEA ruim.

E para isso registramos uma lista de perigos e suposições erradas, sendo que cada um dos problemas citados abaixo pode ter consequências graves.

São elas:

Não há dúvida de que a análise de elementos finitos está ganhando um papel cada vez maior nos projetos e desenvolvimentos.

Um dos motivos é que ajuda a reduzir os caros testes de protótipos e acelera o desenvolvimento de novos produtos.

A tecnologia também é vista como outra forma de melhorar a integridade do produto, ajudando prever falhas que apenas protótipos reais ou produtos já no mercado, poderiam apresentar.

Apesar da reputação do FEA de apontar com precisão os pontos fracos em projetos, algumas suposições e falhas organizacionais podem tornar o trabalho de análise inutilizável (ou até mesmo um risco financeiro e de saúde).

Por exemplo, algumas empresas tratam a FEA (ou CAE) como uma extensão dos pacotes CAD.

Enquanto, na verdade, requer treinamento especializado próprio e conhecimentos teóricos, além de conhecer com propriedade o produto analisado.

Para identificar melhor os lapsos na maneira como são implementado softwares de FEA, registramos uma lista de perigos e suposições erradas.

FEA não é uma extensão do CAD

A maioria dos fornecedores afirma que seus programas FEA são fáceis de usar, o que implica que quase qualquer pessoa pode se tornar um em FEA instantâneo.

Se isso for verdade, por que não pedir aos departamentos de CAD para lidar com a FEA, uma vez que eles já têm acesso a ela como parte de seus sistemas CAD?

A falha nesse pensamento é a suposição de que FEA é uma extensão do CAD.

O software FEA está ficando cada vez mais fácil de usar, mas a análise estrutural por métodos FEA definitivamente não é uma extensão do CAD.

E entenda, quando digo FEA, o mesmo se aplica a CFD (para simulação de dinâmica dos fluídos), apenas estou utilizando FEA para estrutural como base do artigo por ser a minha área de atuação. Dito isso, podemos prosseguir…

As semelhanças entre CAD e FEA são superficiais e, na melhor das hipóteses, limitadas à geometria. 

Proficiência em CAD não garante especialização em FEA, e alguém qualificado para executar um programa FEA não é necessariamente um bom analista, da mesma forma que um CAD 3D não elimina a necessidade de um profissional com pleno conhecimento em desenho técnico.

Os operadores de CAD que executam programas FEA frequentemente se esforçam para obter a representação mais precisa da geometria porque a geometria é o foco principal do desenho. Malha, tipo de elemento, cargas, suportes, estimativa de erro e análise de resultados recebem menos atenção.

Outra suposição precipitada é que a precisão do modelo equivale à representação geométrica precisa e que se pode avaliar a qualidade do modelo com base na aparência visual.

Isso é reforçado pelos fornecedores que usam suas interfaces CAD-FEA para “melhor precisão geométrica e fácil geração de malha.

Além disso, o treinamento fornecido pelo fornecedor geralmente se concentra em geometria e outras funções fáceis como o CAD.

Infelizmente, FEA não é tão fácil. A precisão geométrica e gráficos de cores impressionantes não equivalem a um bom modelo.

Atribuir FEA a engenheiros sem experiência com o produto…

Atribuir FEA a engenheiros sem experiência com o produto produz outro perigo.

Para produzir resultados FEA significativos, o analista deve conhecer os princípios subjacentes ao método dos elementos finitos.

O analista também precisa de experiência prática, conhecimento de design e bom senso de engenharia.

Ele ou ela deve compreender o produto, bem como o ambiente de trabalho pretendido. Esse conhecimento é crítico para tarefas como decidir quais recursos devem ser modelados com precisão, excluir ou simplificar outros, determinar como aplicar cargas e restringir o modelo, analisar erros e transmitir os resultados de volta ao designer.

Atribuir operações FEA a recém-formados produz outros problemas.

Os recém-chegados podem não se sentir à vontade para interagir com outras pessoas e se retirar para um mundo isolado de simulações de computador. Essa situação não contribui para o processo de aprendizagem de que os jovens engenheiros precisam, nem atende aos melhores interesses do departamento de engenharia.

A questão persiste: os engenheiros de projeto devem realizar a FEA sozinhos ou devemos ter pessoal especializado da FEA?

A melhor abordagem é fazer com que os engenheiros de projeto executem a análise porque conhecem o produto.

Os engenheiros de projeto com treinamento FEA adequado podem realizar análises interativamente durante o projeto, desde que usem o software desenvolvido para este modo de uso.

Pro / Mechanica (anteriormente da Rasna Corp. que agora faz parte da Parametric Technology Corp.) é um exemplo de software que se integra bem com o trabalho de design. Análises mais complicadas, como problemas não lineares, ainda podem ser resolvidas, mas em estreita colaboração com o designer.

Uma descrição de trabalho muito restrita produz outra armadilha FEA.

Mesmo quando há pessoal dedicado para análise de projeto, a descrição de trabalho do especialista da FEA deve ser abandonada.

Quando FEA é a vida de alguém, essa pessoa usa FEA em tudo.

A tecnologia recebe o aceno mesmo quando cálculos manuais ou testes físicos seriam mais rápidos, menos caros e mais precisos. O FEA deve ser usado interativamente durante o projeto, prototipagem, teste e acompanhamento do produto.

O analista da FEA também deve ter participação nessas atividades.

Procurar o especialista instantâneo também é uma má política.

Alguns anúncios de emprego pedem explicitamente por experiência com um software específico, novamente indicando uma abordagem superficial do tipo CAD para a FEA. Compreender o método FEA é mais importante do que comandos de software específicos que são facilmente aprendidos.

O tempo insuficiente de treinamento dos métodos de elementos finitos produz outro perigo. Muitas vezes, o único treinamento vem de fornecedores de software. Essas instruções podem ser superficiais e se concentrar apenas em como executar o software, em vez de compreender a FEA.

Uma pessoa ansiosa por usar habilidades de software recém-adquiridas e sem um bom domínio de FEA é provavelmente o usuário mais perigoso.

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Ter objetivos Pobres

Objetivos FEA mal definidos, levam a desperdício de esforços, tempo e dinheiro.

Quando o analista recebe um requisito de projeto dizendo apenas “execute FEA nessa estrutura”, os objetivos precisam ser trabalhados e as metas devem cobrir porque a análise é necessária, as expectativas e como os resultados serão usados.

A síndrome do desempenho FEA geralmente se origina de mal-entendidos burocráticos, e não da necessidade de engenharia dos resultados e a falta de monitoramento do projeto leva a estouros de tempo e custo.

Por isso as verificações padrões devem ocorrer durante um projeto FEA para monitorar o progresso e fornecer orientação aos analistas. Isso ajudará o gerente a acompanhar o projeto e identificar problemas rapidamente. Caso contrário, os erros podem nunca ser descobertos.

Nenhum banco de dados de lições aprendidas significa que os erros se repetem com frequência. Cada projeto deve ser bem documentado para que terceiros possam recriar os resultados muito tempo depois de o analista ter partido.

Uma amostra dos resultados concluídos deve ser confirmada por meio de testes. Onde houver discrepâncias, um apêndice ao relatório do projeto deve abordar o problema. Os usuários precisam verificar os resultados com experimentos até obter confiança no método.

E um relatório FEA deve ser autoexplicativo e conter informações suficientes para duplicar os resultados da análise. Sendo assim, bom relatório junto com o backup fornece detalhes suficientes para executar novamente a análise sem quaisquer instruções adicionais.

Pontos de verificação para um projeto FEA

Aqui estão alguns pontos de verificação onde o gerente da FEA deve fornecer orientação ao analista e projetista:

 

  • As cargas, suportes e abordagem de modelagem são aceitáveis?
  • A malha e os elementos são adequados?
  • O valor do erro está dentro dos critérios especificados?
  • Os resultados concordam com um método de análise independente?

O que os relatórios e backups da FEA devem fazer

  • Auditar o trabalho executado
  • Reinicie o trabalho
  • Fornece uma base para a execução de análises modificadas
  • Fornece uma base para o treinamento de pessoal
  • Estabelecer experiência interna na FEA
  • Forneça documentos legais quando a responsabilidade estiver envolvida

Nenhum compromisso real com a FEA é um atributo dos gerentes com pouca capacidade de atenção que se decepcionam rapidamente.

Construir confiança no método e acumular e manter experiência interna exige anos de considerável esforço e comprometimento.

Ninguém deve esperar economias instantâneas

Uma vez introduzido, o FEA é considerado um método onipotente para garantir projetos de qualidade.

Mas algumas tentativas de aplicação malsucedidas podem fazer as pessoas desistirem de não perceber que a disciplina falhou simplesmente por falta de um sistema de garantia de qualidade.

Conclusão

Neste artigo nós vimos que suposições e falhas organizacionais podem tornar o trabalho de análise inutilizável ou até mesmo um risco financeiro e de saúde.

Agora é com você…

Você estava ciente e identificava estas falhas?

Comente abaixo e vamos criar uma discussão a respeito.

Como você deveria implementar FEA, registramos uma lista de perigos e suposições erradas. 1

Fabrício Leinat

Fundador do Clube do Projetista

Projetista e Gerente de Projetos, atuou em projetos na Alemanha, Irlanda, Itália e nos Estados Unidos. Especialista em Simulação Numérica, Cálculo Estrutural e Otimização de Projetos, atua com os softwares Ansys, Matlab, Kissoft, Mathcad, SolidWorks, SolidWorks Simulation, SolidWorks Flow Simulation, Mode Frontier, Creo Parametric, Autocad e Scilab.

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