Texto e fotos: Fábio Gaio

Estudar fenômenos encontrados na natureza, que podem ser reproduzidos por meio de modelos matemáticos. Essa é a finalidade da mecânica computacional, uma área da engenharia que trabalha com a tentativa de modelar o comportamento de materiais. Na Regional Catalão da Universidade Federal de Goiás, o trabalho de um grupo de professores e estudantes que atua em duas vertentes da modelagem computacional tem gerado bons resultados, com  a publicação de artigos em importantes revistas científicas da área de Engenharias I.

Foram pelo menos três artigos publicados em revistas científicas de destaque internacional, com ênfase para o trabalho do  estudante de iniciação científica Wanderson Ferreira dos Santos. No estudo publicado em uma revista científica de circulação mundial, a proposta foi trabalhar com uma ferramenta de análise das microestruturas, a fim de propor equações de resistência para diferentes compostos de matriz metálica. Esses materiais vêm ganhando grande importância em aplicações na área de Engenharia Estrutural, sobretudo aeronáutica e automobilística.

Professor do curso de Engenharia Civil da Regional Catalão e integrante do Núcleo de Pesquisa em Modelagem de Materiais e Estruturas e do Laboratório de Mecânica Computacional, José Júlio de Cerqueira Pituba explica que a sequência do trabalho começa com o estudo teórico, que visa conhecer o material o mais profundamente possível. Posteriormente, é proposto um modelo teórico do comportamento desse material, que logo em seguida, com a implementação computacional, transforma o modelo em algo que o computador possa entender, ou seja, um sistema de equações. Por fim, os resultados são validados em testes, para verificar a aplicação ou não do modelo proposto. O professor cita o exemplo de um metal, como o alumínio, que adicionado ao tungstênio ou ao titânio, pode gerar características como leveza e boa capacidade de deformação, ao mesmo tempo em que o material adquire maior resistência, pelo fato de ter sido adicionado um metal mais resistente.

“O comportamento de um determinado material, que de  forma  geral só pode ser visto a olho nu, na realidade, tem seu início na microestrutura do material”, conforme explica o professor, que cita o exemplo de uma fissura, que apesar de ser vista externamente no material, na realidade teve seu início na microestrutura, na parte interna. “Caso não  houvesse a modelagem e se o estudo fosse feito em laboratório, utilizando  métodos de tentativas, o custo da pesquisa seria bastante elevado. A modelagem atua justamente no sentido de direcionar o experimento, para que não se gaste tanto dinheiro na obtenção de novos materiais e na sua aplicação”, completa.

O problema desse tipo de trabalho com compostos de matriz metálica, segundo Júlio, é a chamada fase de descolamento desses materiais, que pode levar ao seu enfraquecimento. A modelagem atua justamente nesse sentido, de saber até que ponto o material será resistente o suficiente para uma determinada aplicação. “Essa modelagem auxilia na obtenção de novos materiais e na sua aplicação. Se pensarmos em um  carro, antigamente a lataria era mais rígida e quem sofria o impacto era o motorista. Hoje em dia temos um composto que proporciona leveza ao carro e segurança para quem usa, pois, ao ser amassado quem absorve o impacto é a peça, e não o condutor”, explica o docente.

Os próximos passos a ser trilhados pelos pesquisadores é dar prosseguimento a um outro estudo, que pesquisa o concreto, considerado um dos materiais mais difíceis para modelagem. Recentemente, o Núcleo recebeu um recurso que será utilizado para montar uma associação de computadores voltados ao processamento pesado de análises numéricas complexas que demandam muito tempo para sua solução, o chamado custo computacional.