A configuração do MBS é feita utilizando uma interface amigável desenvolvida dentro do ambiente AutoCAD®, utilizando programação Visual Basic for Application (VBA).
O VBA possibilita a criação de macros de comandos com pausas para introdução de dados, criação e adaptação de caixas de diálogo para melhor interface com o usuário, efetuação de cálculos matemáticos envolvendo parâmetros geométricos das entidades (linhas, círculos, textos, blocos, entre outros), acesso à base de dados do desenho para pesquisa e modificações, trabalho com arquivos e comunicação com outros programas. Todos estes recursos e potencialidades corroboram a escolha do VBA para este projeto.
O primeiro passo é desenhar os corpos que compõem o sistema mecânico no AutoCAD®. É importante que os corpos fechados sejam transformados em Região (Region) ou bloco (Block) para que o sistema consiga identificar os corpos. O segundo passo é abrir o sistema FSSM, adicionar os corpos já desenhados no AutoCAD®, e, em seguida, localizar as diversas restrições e forças já mencionadas anteriormente. O terceiro passo é a execução da simulação, onde ocorre a chamada de um programa externo que executa todos os cálculos.
Para se definir um corpo do tipo solo na FSSM, é necessário desenhar o traçado do solo no AutoCAD, transformá-lo em entidade do tipo polyline ou spline, e configurar esta entidade (corpo) como sendo do tipo solo. A FSSM transforma o traçado contínuo, desenhado no AutoCAD, em coordenadas discretas espaçadas de deltax, sendo assim, o “delta x” deve ser informado, lembrando que o seu valor está diretamente relacionado à precisão do traçado do solo e conseqüentemente aos resultados da simulação.
O sistema é flexível, permitindo que a qualquer momento o usuário possa editar as entidades do sistema e realizar nova simulação.
São utilizadas diferentes cores para identificar cada entidade do sistema a ser modelado, isso facilita a visualização por parte do usuário.
Para melhor entendimento, em seguida será apresentado todo o processo necessário para simulação de um sistema mecânico do tipo Quatro Barras.
Passo 1: Primeiramente os quatro corpos são desenhados no AutoCAD® e transformados em região (comando region). Na Figura 4.1 é apresentado o mecanismo de quatro barras criado no AutoCAD®.
Figura 4.1- Esboço de um mecanismo tipo quatro barras desenhado no AutoCAD Passo 2 : Abrir o programa FSSM, adicionar os corpos já desenhados no AutoCAD® selecionando as entidades pertinentes, e em seguida localizar as diversas restrições e forças já mencionadas anteriormente. Nas Figuras 4.2 e 4.3, observa-se que para cada tipo de restrição, forças, eixos, etc., um ícone é mostrado no desenho para auxiliar o usuário na configuração do sistema.
Figura 4.3- Mecanismo tipo quatro-barras com os ícones indicando as juntas, eixos e ponto de interesse.
Conforme mostrado na Figura 4.4, o sistema é dividido em abas. Cada aba possibilita a inserção de diferentes informações necessárias à simulação. No sistema quatro barras, exemplo em questão, o tipo de análise é configurado para Cinemática na aba Arquivos.
Figura 4.4-Tela de entrada de dados da FSSM
Na aba Corpos (Figura 4.5), utilizando o botão adicionar, os quatro corpos do mecanismo de quatro-barras foram adicionados. É importante que um dos corpos, neste caso o corpo 1, seja o corpo fixo, também chamado de corpo terra. No Frame Localização deve ser indicada a coordenada do centro de gravidade do corpo e o ângulo do eixo que estará preso ao corpo. Os botões Seleciona ao lado dos campos possibilitam que o usuário obtenha estas
Figura 4.5- Tela de Entrada de Dados da FSSM : Aba Corpos
Na aba Juntas Revolução (Figura 4.6), as quatro juntas devem ser posicionadas. A cada junta de revolução inserida, um par de corpos deve estar relacionado. Automaticamente o sistema calcula as coordenadas Qui e Neta, que são coordenadas local e relativas aos eixos de cada corpo, conforme mostrado na Figura 2.1.
Figura 4.6- Tela de Entrada de Dados da FSSM : Aba Juntas Revolução
Na aba Motores (Figura 4.7) foi inserido um motor no corpo 2, do tipo PHI (rotação), com ângulo inicial de 1,04720 rad, velocidade inicial 6,283 rad/s e aceleração zero.
Figura 4.7- Tela de Entrada de Dados da FSSM : Aba Motores
Na aba Ponto Interesse (Figura 4.8) foi adicionado um ponto de interesse (PI) no corpo 3, com coordenadas local Qui=0,5 e Neta=1,5.
Figura 4.8- Tela de Entrada de Dados da FSSM : Aba Pontos Interesse
Na aba Execução (Figura 4.9) foi definido o tempo inicial=0 s, tempo final=1 s e delta T =0,005 s. Delta T corresponde ao passo ou incremento de tempo entre as iterações.
Ao pressionar o botão Executar, um arquivo chamado dados.aps é criado, com todas as informações do sistema mecânico em questão. Em seguida um programa executável é carregado, e, utilizando o arquivo dados.aps como entrada, executa todos o cálculos e cria um outro arquivo chamado result.res.
Figura 4.9- Tela de Entrada de Dados da FSSM : Aba Execução
Na Figura 4.10 é mostrado o arquivo dados.aps, que é gerado pela interface assim que o botão Executar é pressionado. Este arquivo pode ser aberto em qualquer editor de texto, inclusive no Windows Notepad. Observe que os dados são colocados de forma estruturada e de fácil entendimento, inclusive com linhas de cabeçalho. Isto porque o usuário pode dispensar a interface de entrada de dados do AutoCAD e simplesmente entrar com as informações diretamente neste arquivo e executar o programa FSSM_EXEC.exe, que por sua vez efetuará os cálculos e criará o arquivo result.res o qual também pode ser aberto por qualquer editor de texto e inclusive no Microsoft Excel, pois os dados estão separados por vírgulas. Desta forma, é possível utilizar a ferramenta FSSM sem o AutoCAD instalado, porém, os recursos visuais não estarão disponíveis.
Corpos
CH , NUM, FIXO, PNEU, SOLO , X, Y, PHI, DXI, DYI, DPHII, MASSA, MOMENTO, FX, FY, TORQUE #CP,1,True,False,False,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0 ,0,0.5 #CP,2,False,False,False,0.5,0.866,1.047,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 #CP,3,False,False,False,2.824,2.553,0.423,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 #CP,4,False,False,False,3.57382024,1.68711542,1,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 --- Juntas de Revolucao
CH, NUM , CORPOI, CORPOJ, QUII,NETAI, QUIJ, NETAJ #JR,1,1,2,0,0,-1,0 #JR,2,2,3,1,0,-2,0 #JR,3,3,4,2,0,2, 0 #JR,4,4,1,-2,0, 0 --- Juntas Motrizes
CH , NUM, CORPO, NUM.COORD.(1=X;2=Y;3=PHI),POS,VEL,ACEL #JM,1,2,3,1.0472,6.283,0 --- Pontos de Interesse CH, NUM, CORPO, X, Y #PI,1,3,0.5,1.5 --- CH, TIPO DE ANÁLISE, T.INICIAL, T.FINAL, DELTA T #DA,Cinematica,0,1,0.005
Figura 4.10- Arquivo de dados de configuração gerado pela fase de pré-processamento O módulo de processamento lê apenas as linhas iniciadas com o caractere “#”. Todas as demais linhas são apenas comentários gerados pelo sistema para melhor entendimento do conteúdo do arquivo. Para execução do processamento, os dados mostrados na Figura 4.11 são suficientes. #CP,1,True,False,False,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0 ,0,0.5 #CP,2,False,False,False,0.5,0.866,1.047,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 #CP,3,False,False,False,2.824,2.553,0.423,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 #CP,4,False,False,False,3.57382024,1.68711542,1,0,0,0,0,0,0, 0 ,0 #JR,1,1,2,0,0,-1,0 #JR,2,2,3,1,0,-2,0 #JR,3,3,4,2,0,2, 0 #JR,4,4,1,-2,0, 0 #JM,1,2,3,1.0472,6.283,0 #PI,1,3,0.5,1.5 #DA,Cinematica,0,1,0.005
Figura 4.11– Arquivo de dados de configuração resumido.
Na Tabela 4.1 são apresentados todos os códigos que podem ser utilizados no arquivo de dados para configuração da FSSM.
Tabela 4.1 - Códigos utilizados nos dados de configuração da FSSM. Código Descrição #CP Corpo #PN Pneu #JR Junta de revolução #JT Junta de translação #JS Junta simples
#MA Elemento do tipo mola-amortecedor #EN Transmissão por par de engrenagens
#CO Transmissão por par de polia ligados por correia #JM Junta motriz (Motores)
#FU Força do usuário. Podem ser do tipo: IMP - Impacto
SHF - Single Harmonic Funcion (Função Harmônica Simples) CTE – Constante
STEP – Degrau #PI Pontos de interesse #DA Dados da análise #SOLO Características do solo
#COORD Coordenadas cartesianas que definem o perfil do solo
No APÊNDICE G, Quadro G.1, é apresentada a descrição detalhada dos códigos apresentados na Tabela 4.1 com suas respectivas assinaturas5 utilizadas nos dados de configuração da FSSM é apresentada.