Improving FEM crash simulation accuracy through local thickness estimation based on CAD data

In this paper, we present a method for estimating local thickness distribution in nite element models, applied to injection molded and cast engineering parts. This method features considerable improved performance compared to two previously proposed approaches, and has been validated against thickness measured by di erent human operators. We also demonstrate that the use of this method for assigning a distribution of local thickness in FEM crash simulations results in a much more accurate prediction of the real part performance, thus increasing the bene ts of computer simulations in engineering design by enabling zero-prototyping and thus reducing product development costs. The simulation results have been compared to experimental tests, evidencing the advantage of the proposed method. Thus, the proposed approach to consider local thickness distribution in FEM crash simulations has high potential on the product development process of complex and highly demanding injection molded and casted parts and is currently being used by Ford Motor Company.

Multi-scale modeling of the mechanical behavior of polymer-based materials

Polymers have become the reference material for high reliability and performance applications. In this work, a multi-scale approach is proposed to investigate the mechanical properties of polymeric based material under strain. To achieve a better understanding of phenomena occurring at the smaller scales, a coupling of a Finite Element Method (FEM) and Molecular Dynamics (MD) modeling in an iterative procedure was employed, enabling the prediction of the macroscopic constitutive response. As the mechanical response can be related to the local microstructure, which in turn depends on the nano-scale structure, the previous described multi-scale method computes the stress-strain relationship at every analysis point of the macro-structure by detailed modeling of the underlying micro- and meso-scale deformation phenomena. The proposed multi-scale approach can enable prediction of properties at the macroscale while taking into consideration phenomena that occur at the mesoscale, thus offering an increased potential accuracy compared to traditional methods.

Estimating Local Part Thickness in Midplane Meshes for Finite Element Analysis

Within the development of motor vehicles, crash safety (e.g. occupant protection, pedestrian protection, low speed damageability), is one of the most important attributes. In order to be able to fulfill the increased requirements in the framework of shorter cycle times and rising pressure to reduce costs, car manufacturers keep intensifying the use of virtual development tools such as those in the domain of Computer Aided Engineering (CAE). For crash simulations, the explicit finite element method (FEM) is applied. The accuracy of the simulation process is highly dependent on the accuracy of the simulation model, including the midplane mesh. One of the roughest approximations typically made is the actual part thickness which, in reality, can vary locally. However, almost always a constant thickness value is defined throughout the entire part due to complexity reasons. On the other hand, for precise fracture analysis within FEM, the correct thickness consideration is one key enabler. Thus, availability of per element thickness information, which does not exist explicitly in the FEM model, can significantly contribute to an improved crash simulation quality, especially regarding fracture prediction. Even though the thickness is not explicitly available from the FEM model, it can be inferred from the original CAD geometric model through geometric calculations. This paper proposes and compares two thickness estimation algorithms based on ray tracing and nearest neighbour 3D range searches. A systematic quantitative analysis of the accuracy of both algorithms is presented, as well as a thorough identification of particular geometric arrangements under which their accuracy can be compared. These results enable the identification of each technique’s weaknesses and hint towards a new, integrated, approach to the problem that linearly combines the estimates produced by each algorithm.

Sistema de apoio à decisão escolar

Especialmente em tempos de crise, como os que se têm vindo a viver atualmente, sobressai ainda mais a necessidade das nossas organizações serem bem geridas, e para que tal aconteça, torna-se importante medir indicadores que ajudem a acompanhar e compreender a evolução, nas diversas áreas. Para além desta conjuntura, nas últimas décadas o setor da Educação em Portugal tem-se deparado com enormes problemas e desa os, como por exemplo o nanciamento ou mais recentemente a (in)disciplina. Com este trabalho pretende-se contribuir com uma solução tecnológica, que visa em último caso a qualidade geral do ensino. Assim, na área da Educação torna-se importante, senão imperioso, dotar os decisores, com Sistemas de Apoio à Decisão que meçam indicadores de desempenho, e aumentem o grau de qualidade da informação disponibilizada a esses decisores, para que a gestão seja o mais pro ssional e rigorosa possível nas diversas vertentes, quer sejam no domínio escolar, nanceiro ou outro. A empresa Codevision tem vindo a implementar em diversas instituições de ensino e formação, o sistema de gestão escolar E-Schooling Server, um sistema de informação que dá suporte aos diversos processos de negócio dessas instituições. Com o objetivo de elevar a fasquia da qualidade na entrega de informação aos decisores da área escolar, decidiu apoiar o desenvolvimento de um sistema que complemente o E-Schooling Server. Nesse âmbito este trabalho aborda o desenvolvimento de um Sistema de Apoio à Decisão Escolar e na primeira fase subdivide-se: no desenvolvimento de um projeto de ETL automatizado, na criação de um DW, e na análise dos dados com ferramentas de BI. Na segunda fase é desenvolvida uma aplicação web, que permite ao utilizador nal a consulta de informação previamente tratada, através de grá cos. Um aspeto importante é o facto de a informação, tratada na primeira fase do trabalho, poder ser acedida e analisada através de qualquer aplicação com acesso a sistemas OLAP, não cando desta forma dependente da aplicação web. Por m, são apresentados e discutidos resultados, através de uma simulação com dados carregados no sistema desenvolvido, e que permite demonstrar a mais-valia que sistemas deste género representam, para os decisores de instituições de ensino e formação.

Inovação na produção de garrafas de gás assente num sistema Integrado de Gestão QAS

Este trabalho consiste na elaboração da tese, no âmbito do Mestrado em Sistemas Integrados de Gestão Qualidade, Ambiente e Segurança. O trabalho realizado, e que sustenta a presente dissertação, visou demonstrar que o mercado de produção de garrafas de gás é passível de mudança como tantos outros, esta mudança apoiada em sistemas que apostam na integração da qualidade, ambiente e segurança transmitem inovação, futuro, segurança e comodidade aos utilizadores finais. Este mercado é um mercado muito antiquado, que viveu muito tempo sem inovação. A única preocupação durante este tempo foi a logística das empresas de enchimento e nunca a fábrica e seus operadores, o consumidor final e o ambiente. Na fase inicial deste trabalho será efectuada a descrição, análise e comparação dos processos de fabrico das garrafas em aço e da garrafa CoMet, dando importância às ferramentas dos sistemas integrados de qualidade, ambiente e segurança. Para tal a descrição do processo da garrafa CoMet inicia-se, antes da sua concepção, com a preocupação de a fazer nascer no e para consumidor final, efectuando para tal um questionário aos mesmos sobre o que eles gostariam numa garrafa de gás. Após este levantamento procedeu-se ao estudo das matérias-primas e simulação da garrafa com auxílio a instituições universitárias de investigação e a sua produção com a criação de uma nova unidade industrial sediada em Guimarães, nascendo assim a CoMet, que significa Compósito + Metal, única no mundo, concebida exclusivamente com tecnologia e Know-how português. Por fim serão interpretados todos os dados, de modo a perceber as vantagens deste novo produto para os trabalhadores, consumidores e para a evolução económica nacional.

Predicting the mechanical behavior of amorphous polymeric materials under strain through multi-scale simulation

Polymeric materials have become the reference material for high reliability and performance applications. However, their performance in service conditions is difficult to predict, due in large part to their inherent complex morphology, which leads to non-linear and anisotropic behavior, highly dependent on the thermomechanical environment under which it is processed. In this work, a multiscale approach is proposed to investigate the mechanical properties of polymeric-based material under strain. To achieve a better understanding of phenomena occurring at the smaller scales, the coupling of a finite element method (FEM) and molecular dynamics (MD) modeling, in an iterative procedure, was employed, enabling the prediction of the macroscopic constitutive response. As the mechanical response can be related to the local microstructure, which in turn depends on the nano-scale structure, this multiscale approach computes the stress-strain relationship at every analysis point of the macro-structure by detailed modeling of the underlying micro- and meso-scale deformation phenomena. The proposed multiscale approach can enable prediction of properties at the macroscale while taking into consideration phenomena that occur at the mesoscale, thus offering an increased potential accuracy compared to traditional methods.