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SimScale
Developer(s)SimScale GmbH
Initial release2013; 11 years ago (2013)
PlatformWeb browser
TypeComputer-aided engineering
Websitesimscale.com

SimScale é um software do ramo de CAE, do inglês computer-aided engineering, onde todas as suas funcionalidades são realizadas em nuvem, do inglês cloud computing. SimScale foi desenvolvido na Alemanha pela SimScale GmbH e permite simulações nas áreas de fluidodinâmica computacional, elementos finitos e transferência de calor.[1][2] O seu código fonte utiliza os seguintes softwares de código aberto:

Fluidodinâmica computacional (CFD) : OpenFOAM

Elementos Finitos (FEA) : Code_Aster e Calculix

Método de Elementos Discretos (DEM) : YADE

As análises são solucionadas em computadores remotos, que são mais potentes que os computadores usualmente instalados fisicamente nas empresas, isto permite aos usuários do SimScale uma maior eficiência no tempo de processamento e desenvolvimento de produtos. [3]

História[edit]

SimScale GmbH foi fundada em 2012 por cinco graduados de TU Munich, David Heiny, Vincenz Dölle, Alexander Fischer, Johannes Probst, and Anatol Dammer[4] com o objetivo de prover soluções CAE ao mercado juntamente com uma ruptura na forma tradicional de se fazer simulação. Após a incubação do projeto, a plataforma SimScale foi lançada no segundo semestre de 2013.[5]

Em 2015, a SimScale anunciou uma parceria com a Onshape, onde através de um aplicativo de interface os usuários podem exportar modelos CAD do Onshape para o SimScale.[6]

Em 2 de dezembro de 2015, foi anunciado como politica da empresa o acesso livre e gratuito da plataforma SimScale[7][8], isto parte da iniciativa de democratizar a simulação computacional e expandir o número de profissionais na área, afim de incluir pequenas e médias empresas, estudantes e profissionais liberais.[9][10]

Em 2016, a SimScale iniciou uma parceria com a Autodesk com o objetivo de permitir a integração dos modelos CAD provenientes do Fusion 360 diretamente no SimScale.[11]

Mais recentemente, no final de 2016, foi lançado o programa acadêmico da SimScale com o objetivo de promover cursos sob demanda em simulação CAE.[12]

Em dezembro de 2016, a SimScale alcançou o número de 80 mil usuários e o número de projetos de simulação fornecidos gratuitamente em sua biblioteca de projetos ultrapassou 15 mil. [13]

Ferramentas CAE[edit]

A plataforma SimScale é capaz de solucionar os mais diversos tipos problemas de engenharia, a seguir seguem os tipos e exemplos:

Elementos Finitos[edit]

O módulo de elementos finitos da SimScale utiliza código fonte proveniente dos softwares de código aberto Calculix e Code_Aster, onde ambos os softwares são capazes de solucionar problemas estruturais lineares e não lineares. A diferença é que o Calculix fornece um módulo para análise modal, enquanto somente o Code_Aster é capaz de solucionar análises harmônicas.

Análise estática linear Análise estática não linear Análise dinâmica linear Análise dinâmica não-linear
A imagem descreve o resultado das tensões de von-Mises ao longo de uma garra. A análise estática linear foi capaz de calcular os deslocamentos e tensões resultantes de uma carga aplicada. A análise foi realizada utilizando o software SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.
A imagem descreve o resultado das tensões de von-Mises durante a queda de um celular de uma altura de dois metros. A simulação foi realizada através do SimScale utilizando a ferramenta de análise dinâmica linear. Clique aqui para acessar o projeto completo.
A imagem descreve o impacto de um crânio (com e sem capacete) em uma parede rígida. A análise dinâmica não-linear é capaz de prever a resposta da estrutura quando esta é sujeita a carregamentos transientes. Esta simulação foi realizada com o SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.
Multicorpos Análise harmônica Análise modal (frequência) Modelos de materiais
A análise harmônica é capaz de prever a resposta de uma sistema sobre um carregamento harmônico de diversas frequências. A imagem mostra o resultado de deslocamentos ao longo da estrutura. A simulação foi realizada utilizando o software SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.
A análise modal é capaz de determinar as frequências e modos vibracionais naturais de estruturas. A imagem mostra uma ponte treliçada com o contorno dos deslocamentos modais e seu respectivo modo vibracional. Clique aqui para acessar o projeto completo.

Fluidodinâmica computacional[edit]

O módulo de fluidodinâmica computacional utiliza como código base o OpenFOAM. O software é capaz de solucionar problemas em regime permanente e transientes. A seguir são apresentadas algumas análises possíveis com SimScale.

Escoamento laminar Escoamento turbulento Escoamento incompressível Escoamento compressível
O escoamento laminar está presente em baixas velocidades. A imagem a seguir ilustra as linhas de corrente ao longo do ambiente. A análise foi realizada utilizando o módulo CFD do SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.
O escoamento turbulento está presente comumente em altas velocidades. Um exemplo é separador ciclônico. Clique aqui para acessar o projeto completo.
No escoamento incompressível a densidade do fluido permanece constante. No entanto mesmo em fluidos compressíveis esta hipótese pode ser adotada sob baixas velocidades, como em um tubo de Venturi. Cliquei aqui e acesse o projeto completo.
Para problemas onde a densidade do fluido sofre grandes variações é necessário tratar o fluido como compressível. A imagem a seguir ilustra o escoamento compressível subsônico ao redor de uma aeronave. Clique aqui para acessar o projeto completo.
Escoamento multifásico Dispersão Interação fluido-estrutura Modelamento avançado
O escoamento multifásico é capaz de simular e considerar diferentes materiais ou diferentes fases. A imagem a seguir ilustra um processo de mistura utilizando o SimScale. Clique aqui e acesse o projeto completo.
Na analise de dispersão é adicionada um quantidade escalar de um fluido dentro do domínio de escoamento. A propagação de fumaça é um típico exemplo deste tipo de análise. Está análise foi realizada utilizando o software SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.
Neste tipo de análise existe uma interação entre o escoamento do fluido com o domínio sólido ao longo do tempo. Um exemplo clássico é a simulação de válvulas, como ilustra a imagem a seguir. Esta simulação foi realizada utilizando o SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.

Análise térmica[edit]

O módulo de análise térmica utiliza o OpenFOAM para a solução de problemas térmicos entre fluidos e também de fluidos com sólidos. Para análise termo-estrutural, o SimScale utiliza o Code_Aster e o Calculix. No momento a solução de problemas termo-estruturais ocorre de forma separada[14],no entanto com transferência de calor[15], inclusive convectiva. Análises em regime permanente e transiente também estão implementadas. Nas simulações com fluidos é possível adicionar modelos de turbulência. A seguir são apresentados os tipos de análises inclusas:

Análise termo-estrutural Transferência de calor por convecção Transferência de calor por condução Transferência de calor por radiação

A transferência de calor entre sólidos e fluidos, do inglês Conjugate Heat Transfer (CHT), simula a transferência de energia entre sólidos e fluidos. Esta ferramenta foi recentemente adicionada ao portifólio de simulações da SimScale. Alguns exemplos de aplicação são em trocadores de calor, aquecedor, resfriadores, componentes eletrônicos e outras fontes de calor.[16]

Transferência de calor (fluido-sólidos)
É comum a transferência de calor entre fluidos e sólidos, um típico exemplo é um trocador de calor de casca e tubo, onde dois fluidos (quente e frio) trocam calor por meio de uma superfície sólida. Clique aqui para acessar o caso completo

Outros módulos[edit]

Os outros módulos do SimScale incluem :

Partículas (DEM)
A imagem mostra a mistura e movimento de partículas em uma esteira transportadora. Esta análise foi realizada através do software SimScale. Clique aqui para acessar o projeto completo.

Formatos de arquivo[edit]

SimScale permite a importação de geometrias em formatos STEP, IGES, BREP e STL; malha em OpenFOAM, UNV, EGC, MED, CGNS. Também é possível importar geometrias diretamente do CAD Onshape.

Através do SimScale add-in para o Autodesk Fusion 360 é possível importar diretamente modelos do Autodesk Fusion 360 para o SimScale.[17]

Aplicações Industriais[edit]

As ferramentas CAE implementadas no SimScale são aplicadas nos mais diversos problemas encontrados na indústria, como ar condicionado, energia eólica, automotiva, eletrônica, equipamentos industriais, ventiladores, produtos de consumo, biomecânica, etc.[18] Como exemplo, a japonesa Tokyowheel - especializada em rodas de fibra de carbono para bicicletas de competição - utiliza o software de CFD da SimScale para determinar a melhor geometria aerodinâmica de suas rodas.[19] QRC Technologies realiza simulações térmicas em seus produtos eletrônicos através do SimScale.[20] Carlsson Autotechnik otimizou a aerodinâmica de seu veículo através do software de CFD do SimScale.[21] Malaika, especializa em assentos automotivos, aplicou os softwares da SimScale para desenvolver assentos infantis para carros mais seguros.[21]

Comunidade SimScale[edit]

A comunidade da SimScale foi anunciada em 2 de dezembro de 2015, baseada no investimento liderado pela Union Square Ventures (USV)[22] A comunidade é gratuita e inclui 3000 horas de simulação e 500 GB de armazenamento por ano para qualquer usuário registrado. Em contrapartida, as simulações e projetos criados pelo usuário são necessariamente de domínio de todos os usuários e publicados na biblioteca da SimScale. Nesta biblioteca pública qualquer usuário registrado pode utilizar as análises para estudo, podendo copiar e modificar. [23]

Projetos de divulgação da plataforma SimScale[edit]

SimScale tem divulgado diversos webinars gratuitos como parte do seu programa de divulgação, no intuito de tornar as simulações CAE cada vez mais populares para a sociedade. Alguns webinars organizados pela SimScale:

Em 2016, a SimScale lançou o seu projeto acadêmico[31] de forma a manter relações com escolas, universidades e pesquisadores individuais. O escopo do projeto oferece gratuitamente aos estudantes o acesso ao Plano Profissional e patrocínio nos mais diversos projetos educacionais como Formula SAE/Formula Student, SpaceX Hyperloop Pod Design etc.[32]

Referências[edit]

  1. ^ Wasserman, Shawn (9 December 2015). "SimScale Brings the Price of Computer-Aided Engineering Down to Zero". engineering.com.
  2. ^ Tara, Roopinder (16 June 2016). "Be Warned: The CAE World Is About to Shift". engineering.com.
  3. ^ "Enhancing Cycling Performance via Simulation". April 2016.
  4. ^ "SimScale". CrunchBase.
  5. ^ Schmitz, Barb (26 August 2013). "Cloud-Based Simulation". engineering.com.
  6. ^ "Introducing SimScale Connector App for Onshape". December 2015.
  7. ^ "SimScale announces free access to simulation technology as a part of its new community plan" (Press release). NAFEMS. 2 December 2015.
  8. ^ König, Peter (15 April 2016). "Mit SimScale und Make gratis simulieren lernen wie die Profis" (Press release). MAKE.
  9. ^ "SimScale to bring simulation technology to small and medium businesses". Global Manufacturing. 8 December 2015.
  10. ^ Wasserman, Shawn (30 April 2015). "Is Cloud-Based Simulation Affordable Enough to Dominate the Start-Up Market?". Engineering.com.
  11. ^ "SimScale Launches Integration for Autodesk Fusion 360". August 2016.
  12. ^ "Introducing the SimScale Academic Program". December 2016.
  13. ^ "2016: A Year in Review for SimScale". December 2016.
  14. ^ Wasserman, Shawn (19 January 2015). "Transient Heating and Thermal Shock Analysis for Free". engineering.com.
  15. ^ Wasserman, Shawn (19 May 2016). "Freemium Simulation Software Now Includes Conjugate Heat Transfer". engineering.com.
  16. ^ "Freemium Simulation Software Now Includes Conjugate Heat Transfer". May 2016.
  17. ^ "SimScale Integrates with Autodesk Fusion 360". Inside HPC. 22 August 2016.
  18. ^ "SimScale — Industries". Retrieved 6 April 2017.
  19. ^ "Enhancing Cycling Performance via Simulation". April 2016.
  20. ^ "Simulation Experts Save Electronics from Thermal Damage". February 2017.
  21. ^ a b "Using Simulation in Product Design: 3 Success SimStories". March 2016.
  22. ^ "Union Square Ventures invests in Munich-based startup SimScale". Tech.eu. 2 December 2015.
  23. ^ "Public Projects". SimScale.
  24. ^ "SimScale CFD Master Class". Retrieved 6 April 2017.
  25. ^ "SimScale FEA Master Class". Retrieved 6 April 2017.
  26. ^ "SimScale Thermal Analysis Workshop". Retrieved 6 April 2017.
  27. ^ "SimScale Offers Three Workshops to Teach 3D Printing". 3Dprint.com. 11 February 2016.
  28. ^ "SimScale Offers Online F1 Aerodynamics Workshop". Inside HPC. 11 March 2016.
  29. ^ "SimScale Offers Training on Using Simulation in Biomedical Engineering". Engineering.com. 19 August 2016.
  30. ^ "Application of CFD in Formula Student and Formula SAE". Retrieved 6 April 2017.
  31. ^ "Introducing the SimScale Academic Program". SimScale. December 2016.
  32. ^ "SimScale Academic Program - CAE software for Students and Educators". SimScale. Retrieved 3 April 2017.

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