Com intuito de atender a demanda alimentar do mundo de forma sustentável, os fabricantes de equipamentos agrícolas precisam aumentar a eficiência de colheita de seus equipamentos. Afinal, a população mundial cresce e as áreas cultiváveis não. As simulações DEM são aliadas na busca por esta maior eficiência.
Portanto, esses fabricantes devem tomar decisões de projeto para suas máquinas agrícolas de forma assertiva e rápida. Isso pode ser realizado reproduzindo os processos do campo nos computadores através do Simcenter Star-CCM+. Dessa forma, cada vez mais essa indústria faz uso da tecnologia do gêmeo digital para o aprimoramento dos seus produtos.
No agronegócio, um dos grandes desafios é aprimorar o corte do material orgânico proveniente da terra. Para lidar com esse desafio, a Siemens vem aprimorando a sua ferramenta de análise por Método dos Elementos Discretos (DEM, em inglês Discrete Element Method) através do software Simcenter Star-CCM+. As simulações DEM estão incluídas no software! Com essa análise, é possível gerar um gêmeo digital da plantação, ou seja, modelar as partículas conectadas ao solo, e simular o comportamento dessas partículas ao sofrerem o impacto da lâmina de corte, por exemplo.
Tecnologias das simulações DEM no agronegócio
Para aplicação do gêmeo digital nos processos do agronegócio, é necessário de um software robusto e com recursos que reduzam o tempo de simulação sem impacto negativo na precisão. Dentre esses recursos desenvolvidos na plataforma do Simcenter Star-CCM+, destacam-se:
- Simulações DEM Meshfree para aplicações em que não é necessário o acoplamento entre o fluxo de partículas e fluidos;
- Existência de modelo de fibra flexível para simular a fibra orgânica, com partículas de fibra aprimoradas construídas conectando vários cilindros idênticos, ligados de ponta a ponta. Essa solução é computacionalmente mais eficiente para flexão e rigidez axial das fibras.
- Existência de modelo de fibra flexível compatível com as simulações DEM Meshfree.
- Existência de modelos de quebra comuns (como modelo de falha simples e modelo de dano de taxa constante) aplicados às ligações cilindro-cilindro, para simulação do corte da fibra.
O software Simcenter Star-CCM+ desenvolveu todos esses recursos para suportar o desenvolvimento de melhores produtos para o agronegócio.
Simulações DEM rápidas e precisas no gêmeo digital!
Além dos recursos apresentados no tópico anterior, o Simcenter Star-CCM+ é capaz de capturar o efeito do amortecimento que o ar produz nas fibras flexíveis que representam o material orgânico. Trata-se de um recurso que permite que o modelo represente de forma mais realista a física do corte, mesmo trabalhando com as simulações DEM Meshfree, no qual não há interação entre partículas e fluido e que produz resultados mais rápidos.
Nas simulações DEM Meshfree, como nenhum fluido é simulado, não há arrasto indutor de meio nas fibras. Sendo assim, o efeito de amortecimento disponibilizado pelo Simcenter Star-CCM+ é essencial para atenuar a oscilação da fibra (reduzindo a sua velocidade) e eliminar as vibrações harmônicas de ordem superior. Esses resultados significam um comportamento mais preciso das fibras, reproduzindo o efeito real da dissipação da energia de oscilação por atrito interno. Veja no vídeo abaixo o comparativo entre fibras com e sem amortecimento.
Assim, o efeito do amortecimento traz um mecanismo eficaz e com baixo custo computacional para evitar o deslocamento relativo das extremidades do segmento de cada ligação de cilindros, dando maior estabilidade e assertividade às simulações DEM. Veja no vídeo abaixo a aplicação desse modelo na simulação de um cortador de grama robotizado.
Simulações DEM para a otimização dos equipamentos
Como mostrado, o Simcenter Star-CCM+ oferece diversas funcionalidades para desenvolver simulações DEM voltada a otimização dos processos de máquinas agrícolas. Os benefícios não estão apenas nos modelos disponíveis. Além deles, o software oferece facilidades no pós-processamento das análises. Como por exemplo a disponibilização de relatórios de força e de momento que a fibra orgânica gera nas ferramentas de corte.
No caso da máquina de corte, por exemplo, cada impacto na fibra causa um contra-torque na lâmina de corte. Essa interação partícula-parede é fácil de configurar e fornece resultados precisos. Ou seja, possibilita aos engenheiros determinar o consumo de energia do equipamento. Adicionalmente, permite especificar os componentes e otimizar o processo de corte para que consuma menos energia.
Utilização do Simcenter Star-CCM+ para inovar no agronegócio
Cada vez mais as barreiras da simulação são quebradas com o Simcenter Star-CCM+. O que antes era impensável de simular, agora já é possível e com baixo custo computacional. O software Simcenter Star-CCM+ é ideal para inovar no agronegócio. Em suma, o software auxilia no desenvolvimento de máquinas agrícolas produtivas e confiáveis.
Com o uso de simulação, o agronegócio se beneficia de soluções personalizadas e cada vez mais tecnológicas para atender à demanda alimentar mundial de uma forma sustentável.
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