Proposal of a methodology to use physic measurements as feedback loops in computer-aided engineering analysis

Abstract

Within a new scenario in the product development cycle, led by an integrated and synchronized task approach, the combination of testing and simulation is a visible tendency even on the design stage of a component. In this regard, the main objective of this paper is to propose a methodology of how real (physic) measurements can be used as feedback loops in computer-aided engineering (CAE) analysis. For this purpose, a truck's suspension component, instrumented with strain gauges on its hotspots, has been tested in a proving ground track located in Brazil. Using an existing durability commercial software, virtual strain gauges have been placed in the component's finite element model and, with the measured forces inputs, theirs results were compared to the correspondents gauges on the real component. In the case study presented, the proposed methodology reduced the average error of simulation damage results from 58% to 30% on the tested component. This result suggests that this method is capable to offer good enhancements in CAE virtual analysis, providing calibrated finite elements models and consequently more reliable virtual verifications. Keywords: Computer-aided engineering, Strain gauges, Finite element analysis, Real measurements. RESUMOEm um novo cenário no ciclo de desenvolvimento de produto, caracterizado por uma abordagem sincronizada de atividades, a combinação de testes físicos e simulação é uma tendência observada até mesmo nas fases inicias de concepção de um componente. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é propor uma metodologia de como medições reais (físicas) podem ser usadas na realimentação de análises de engenharia auxiliada por computador. Para isto, um componente da suspensão de um caminhão, instrumentado em seus pontos de maior tensão mecânica, foi testado em um campo de provas situado no Brasil. Usando um software comercial de durabilidade, extensômetros virtuais foram posicionados no modelo de elementos finitos do componente e, com as entradas de forças medidas, os seus resultados foram comparados aos dos sensores reais, instrumentados na peça física. No estudo de caso apresentado, a metodologia proposta reduziu o erro médio dos resultados numéricos de dano de 58% para 30% no componente testado. Tal resultado sugere que a metodologia proposta é capaz de proporcionar melhoras significativas em atividades de simulação, disponibilizando modelos numéricos calibrados e consequentemente verificações virtuais mais confiáveis. Palavras-chave: engenharia auxiliada por computador, extensômetros, análise de elementos finitos, medições reais.