Em vez de esperar dias por uma malha de FEA, empresas como Tadano, Faraone e Doppelmayr eliminaram a preparação de geometria do caminho crítico. O resultado? Análises estruturais até 10 vezes mais rápidas, com a mesma precisão do método convencional.
Saiba tudo nesse artigo.
Onde o prazo de uma análise estrutural é decidido
Em análise estrutural de montagens, o primeiro resultado costuma levar dias ou semanas para sair, e quase todo esse tempo é consumido antes de o solver começar a calcular. Ele se acumula na seleção dos componentes, na limpeza e simplificação do CAD, na geração de malha e na definição dos contatos, etapas manuais que dependem de um analista experiente e que precisam ser refeitas, ao menos em parte, a cada revisão de geometria.
Nesse ritmo, a simulação tende a ficar para o fim do desenvolvimento, verificando uma geometria que já foi congelada, enquanto o projeto avança com dimensões definidas por experiência e margem de segurança. Um problema encontrado nessa fase já envolve ferramental, protótipo e prazo para ser corrigido, e o componente superdimensionado, que atende a todos os critérios e raramente volta para revisão, leva o excesso de material para cada unidade fabricada.
O Simcenter Simsolid foi desenvolvido para atuar justamente nessa parte do ciclo. Ele resolve a montagem diretamente sobre a geometria do CAD, sem simplificação e sem malha, o que elimina as duas etapas mais demoradas e mais sujeitas a erro do fluxo convencional e devolve resultados em segundos ou minutos em um computador de mesa. Com a preparação fora do caminho crítico, a análise passa a acompanhar o projeto, avaliando o conjunto completo com todos os seus detalhes, comparando várias alternativas enquanto a geometria ainda pode mudar e ficando ao alcance de quem está desenhando, de modo que o especialista em cálculo concentra seu tempo na validação final dos itens críticos.
Etapas do fluxo de FEA convencional que deixam de existir com o Simsolid. Figura ilustrativa e fora de escala, redesenhada em português a partir do material da Siemens.
A Siemens reuniu sete empresas que adotaram o Simsolid em setores bem diferentes, de guindastes e sistemas de propulsão a fachadas de vidro, andaimes, ferramental aeroespacial, teleféricos e arranha-céus. Onde o tempo de análise foi medido, os ganhos ficaram entre 4 e 10 vezes, o ciclo de projeto completo chegou a encolher 40%, e em parte dos casos o prazo ganho se converteu em produto melhor, com componentes mais leves e mais rígidos e estruturas que passaram a suportar mais carga sem ganhar massa. As equipes que compararam os resultados com seus modelos de referência encontraram distribuições de tensão alinhadas ao FEA convencional.
Para quem gerencia engenharia, a pergunta que esses resultados colocam diz respeito ao momento em que a análise estrutural consegue entrar no desenvolvimento e a quantas alternativas ela responde antes do congelamento da geometria, e as seções a seguir mostram, caso a caso, onde o ganho aparece, o que ele exige de quem adota a ferramenta e em que ponto o FEA convencional continua indispensável.
O preço de simplificar para caber no prazo
O caminho usual para encurtar esse ciclo é simplificar o modelo, e o caso da Tadano, fabricante japonesa de guindastes e plataformas aéreas, mostra o que essa escolha custa. Os guindastes da empresa passam de 100 m de comprimento, enquanto as concentrações de tensão que decidem o dimensionamento ficam em regiões de poucos milímetros, uma diferença de cerca de cinco ordens de grandeza entre a escala do produto e o tamanho de elemento necessário no detalhe. Mesmo com malha graduada, preparar e malhar o conjunto inteiro com todos os detalhes geométricos não cabia no ciclo de projeto, e a equipe recorria a quatro simplificações clássicas:
-
Modelar apenas trechos da estrutura, o que altera o caminho de carga que chega ao detalhe analisado.
-
Aplicar condições de contorno customizadas nos cortes, que embutem uma hipótese do analista sobre a rigidez de tudo o que ficou fora do modelo.
-
Usar elementos de casca no lugar de sólidos, adequados à flexão de chapas finas e limitados para representar o estado triaxial de tensão em soldas, nós e transições de espessura.
-
Remover furos e pequenos componentes, que são justamente os concentradores de tensão. Na solução clássica de Kirsch, para chapa infinita, elástica linear e sob tração uniaxial, um furo circular eleva a tensão na borda a três vezes a nominal.
Cada uma dessas decisões é defensável isoladamente e reduz o custo computacional, mas todas afastam o modelo do produto físico. A Tadano tratava essa discrepância como um compromisso aceito até passar a questionar se o FEM convencional, da forma como era aplicado, servia para estruturas daquele porte e complexidade. O mesmo raciocínio vale para a análise modal, porque as frequências naturais dependem da distribuição global de massa e rigidez e se deslocam quando parte da estrutura é trocada por apoios idealizados, e por isso a possibilidade de estimar frequências no conjunto completo foi um dos ganhos que a própria Tadano destacou.
Na Tadano, o FEM convencional permitia avaliar em detalhe apenas subconjuntos isolados, e o Simsolid passou a resolver o guindaste completo. Imagem adaptada do material da Siemens.
A Dumarey chegou à mesma conclusão por outro caminho, ao registrar que simplificar montagens complexas encurta o tempo de resposta ao preço de decisões de projeto tomadas sobre hipóteses incompletas.
Como o Simcenter Simsolid resolve sem malha
O Simsolid chegou ao portfólio da Siemens com a aquisição da Altair, concluída em março de 2025, e passou a integrar a família Simcenter em 2026, junto com o Simcenter Inspire, voltado à otimização topológica. A formulação dispensa a discretização do volume em elementos. O software constrói funções de aproximação diretamente sobre a geometria de cada peça do CAD e as refina de forma adaptativa, em passes sucessivos, até estabilizar as grandezas de interesse. Como não existe qualidade de elemento a controlar, a geometria entra como foi modelada, inclusive com superfícies de contato irregulares, folgas e interferências entre peças, que no fluxo convencional exigiriam correção manual antes da malha. A malha que aparece no pós-processamento, chamada pela Siemens de malha de resposta, serve para desenhar os contornos e fica fora do cálculo.
Segundo a Siemens, o software cobre estática linear e não linear, análise térmica, modal, fadiga e linearização de tensões, com materiais isotrópicos, ortotrópicos, elastoplásticos e rígidos, além de corpos de gás e líquido, e entrega resultados em segundos a minutos em um PC comum. Esse tempo depende do tamanho da montagem, do tipo de análise e do nível de refinamento exigido, e convém lê-lo como ordem de grandeza para análises lineares em montagens típicas de projeto mecânico.
A velocidade vem com uma condição que precisa estar clara para quem vai decidir com base no resultado. Quando a Tadano passou a rodar o guindaste completo, as tensões em algumas regiões críticas localizadas pareciam irreais na primeira rodada. A equipe resolveu isso com uma estratégia de triagem e refinamento, isolando as regiões de alta tensão em subpeças menores para que o solver concentrasse ali o refinamento, e com isso as distribuições de tensão passaram a acompanhar as de um modelo FEM de referência. Como o refinamento interno do Simsolid é governado por critérios do próprio solver, e o usuário não controla a discretização elemento a elemento, a comparação com uma referência conhecida faz parte da adoção, como fizeram Tadano e SOM.
Refinamento local no caso Tadano, com a distribuição de tensões no Simsolid antes e depois de isolar a região crítica em subpeças, ao lado da referência FEM. Imagem adaptada do material da Siemens.
O aprendizado vale para qualquer método numérico. Pico local de tensão exige refinamento deliberado e verificação de convergência, e em cantos vivos reentrantes a tensão elástica teórica é singular e não converge com refinamento algum, de modo que o critério de avaliação, seja tensão linearizada, tensão de hot spot ou tensão a uma distância de referência, precisa ser definido antes de olhar o contorno.
Os próprios casos mostram onde o FEA convencional continua necessário. A Faraone usou o Simsolid para iterar o perfil e rodar análises não lineares em um conjunto de mais de 1.000 peças, e ainda assim converteu o protótipo final em modelos FEM de alta fidelidade para a validação definitiva de tensão, deslocamento, reações e flambagem. Análises que dependem de modelos constitutivos avançados, de contato com grandes deslizamentos ou de rastreabilidade de certificação em código de elementos finitos consolidado tendem a seguir no fluxo convencional, no Simcenter 3D ou no Femap com Simcenter Nastran.
O que os sete casos mostram
Os resultados abaixo foram reportados pelas próprias empresas no material da Siemens e medem coisas diferentes, por isso servem para entender o mecanismo de ganho em cada contexto, sem comparação direta entre eles.
Ganhos reportados pelas sete empresas, agrupados pelo tipo de resultado medido. Arte elaborada a partir do material da Siemens.
Tadano e SOM mediram o tempo da análise, a Dumarey mediu o tempo de desenvolvimento, e Faraone, RINGER e Doppelmayr reportam ganhos de produto que dependem também da otimização topológica e da engenharia de cada equipe. No caso da Doppelmayr, o próprio material atribui o ganho em fadiga principalmente ao Simcenter Inspire, cuja otimização levou a um inserto soldado com perfil oxicortado que tirou a concentração de tensão do cordão de solda, e o Simsolid entrou depois, para explorar conceitos em modelos grandes e montagens complexas.
Suporte da estação da Doppelmayr antes e depois da otimização no Simcenter Inspire, com a concentração de tensão deslocada para fora do cordão de solda. Imagem adaptada do material da Siemens.
O caso da RINGER merece atenção de quem produz em alto volume. Os projetistas passaram a rodar as análises de carga em paralelo ao desenho, sem depender de conhecimento aprofundado de FEM, e uma análise linear com critério de von Mises mostrou que as configurações com mais de dois níveis sobre a cornija excediam a tensão de escoamento do aço em uma região extensa. Esse resultado, usado como triagem, indicou onde mudar o projeto para atender às normas europeias de andaimes, e a mesma ferramenta passou a apontar os componentes superdimensionados que o fluxo anterior deixava passar, convertendo a redução de massa em economia de material multiplicada pelo volume de produção.
Resultados de tensão no quadro de cornija da RINGER, usados para identificar onde as configurações com mais de dois níveis excediam o escoamento do aço e como modificar o projeto. Imagem adaptada do material da Siemens.
A SOM é o caso que melhor ilustra a postura de adoção. Antes de usar o Simsolid em projeto, a equipe verificou a correlação com seus métodos tradicionais em um conjunto extenso de exemplos de validação, e Abel Diaz, engenheiro estrutural e associate principal da empresa, resumiu essa postura ao afirmar que a velocidade importa, mas a validação é crítica.
Ligação do sistema contraventado da torre Antara Fase II, na Cidade do México, analisada pela SOM no Simsolid. Imagem adaptada do material da Siemens.
Onde o Simsolid entra no fluxo de desenvolvimento
Os casos com resultado mais sólido usam o Simsolid na fase em que a geometria ainda muda, entre a concepção e a validação final, e a Faraone é o exemplo mais completo dessa sequência. A equipe definiu o espaço de projeto do perfil NINFA125 no Simcenter Inspire, com folgas para o painel de vidro, para os fixadores e para a ancoragem no piso, e rodou a otimização topológica com foco em massa e rigidez. A geometria resultante foi para o Simsolid sem simplificação, três análises de validação couberam em menos de 90 minutos até chegar a um deslocamento máximo de 3,2 mm sob carga de serviço contra 3,5 mm admissíveis, e só então o protótipo final foi convertido em modelo FEM de alta fidelidade para a validação definitiva.
Perfil NINFA125 da Faraone, da otimização topológica no Simcenter Inspire à validação da geometria no Simsolid. Imagem adaptada do material da Siemens.
Fluxo integrado · 4 etapas, Simsolid na etapa de variantes
O Simsolid ocupa a etapa de variantes, em que a geometria ainda muda e cada revisão de CAD pode ser reanalisada sem refazer a malha, enquanto a validação final dos itens críticos segue no FEA detalhado.
Pelos sete casos, o Simsolid tende a trazer o maior ganho quando quatro condições aparecem juntas:
-
A pergunta de projeto envolve montagens completas vindas direto do CAD, como o conjunto de mais de 1.000 peças da Faraone ou o guindaste inteiro da Tadano.
-
A geometria ainda está em revisão, e o valor está em comparar variantes antes do congelamento.
-
O gargalo atual está na preparação do modelo, com semanas entre a geometria pronta e o primeiro resultado.
-
Quem decide o dimensionamento precisa da resposta sem esperar a fila do especialista em cálculo, situação da RINGER antes da adoção.
Nos componentes críticos, na documentação de certificação e nas análises não lineares mais exigentes, a validação final continua no FEA convencional, que a JLES atende com Femap e Simcenter 3D. A combinação reduz o número de rodadas caras no fim do processo, porque a geometria que chega à validação final já passou por várias iterações de baixo custo no início.
Como medir o ganho no seu processo
Os ganhos dos sete casos variam de 4 a 10 vezes no tempo de resposta porque cada equipe tinha o gargalo em um ponto diferente do fluxo, e a forma mais direta de saber quanto o Simsolid muda o seu cronograma é rodá-lo sobre uma montagem real que hoje leva semanas até o primeiro resultado, comparando com o FEA em que a sua equipe já confia. A JL Engenharia & Software é parceira Siemens especializada no portfólio Simcenter e pode estruturar essa comparação com o seu modelo, os seus casos de carga e os seus critérios de aceitação.
Entre em contato com o nosso time de especialistas e traga para a conversa a montagem que mais pesa hoje no seu cronograma de análise estrutural.
