Cálculos por Método de Elementos Finitos (MEF)

Conceitos básicos de análise: O software usa o Método de Elementos Finitos (MEF). O FEM é uma técnica numérica para a análise de projetos de engenharia. O FEM é aceito como método padrão de análise devido à sua generalidade e por ser bastante adequado para implementação em computadores. O FEM divide o modelo em muitas partes pequenas de formas simples, denominadas elementos, substituindo eficazmente um problema complexo por muitos problemas simples que devem ser resolvidos simultaneamente.

Os elementos compartilham pontos em comum, chamados nós. O processo de divisão dos modelos em partes pequenas é chamado de geração de malha.

O comportamento de cada elemento é bem conhecido quando sujeitado a todos os cenários possíveis de carga e apoio. O método dos elementos finitos usa elementos de diferentes formas.

A resposta em um ponto qualquer de um elemento é interpolada a partir da resposta dos nós do elemento. Cada nó é completamente descrito por vários parâmetros, dependendo do tipo de análise e do elemento usado. Por exemplo, a temperatura de um nó descreve plenamente sua resposta em análises

Limites de tensão aceitáveis. Os números de ciclos exigidos para ocorrência das falhas de fadiga em um local dependem do material e das flutuações das tensões. Essas informações,

Três rotações que são chamadas de graus de liberdade (DOF, Degrees of Freedom). A análise que usa o MEF é chamada de Análise por Elementos Finitos (FEA).

O software formula as equações que controlam o comportamento de cada elemento levando em consideração a conectividade com outros elementos. Essas equações relacionam a resposta a restrições, cargas e propriedades de materiais que são conhecidas.

Em seguida o programa organiza as equações em um grande conjunto de equações algébricas simultâneas e calcula as incógnitas.

Por exemplo, para a análise de tensões o Solver encontra os deslocamentos em cada nó e o programa calcula as deformações e tensões.

O software oferece os seguintes tipos de estudo:

- Estudos Estáticos (ou de tensões). Os estudos estáticos calculam deslocamentos, forças de reação, deformações, tensões e distribuição do fator de segurança. Os materiais falham nos

- Estudos de Frequência.

Um corpo retirado de sua posição de repouso tende a vibrar em determinadas frequências chamadas naturais, ou ressonantes. A frequência natural mais baixa é chamada de frequência fundamental. Para cada frequência natural o corpo assume uma determinada forma chamada forma modal. A análise da frequência calcula as frequências naturais e as formas modais correspondentes.

- Estudos dinâmicos.

Os estudos dinâmicos calculam a resposta de um modelo devidas a cargas que são aplicadas subitamente com tempo ou frequência. Os estudos dinâmicos lineares se baseiam em estudos de frequência. O software calcula a resposta do modelo através da soma da contribuição de cada modo para o ambiente de carregamento. Na maioria dos casos, os modos inferiores contribuem significativamente para a resposta. A contribuição de um modo depende do conteúdo de frequência, da magnitude, da direção, da duração e da localização da carga. Os objetivos de uma análise dinâmica incluem: (a) o projeto de sistemas mecânicos ou estruturais para executar sem falha em ambientes dinâmicos e (b) a redução de efeitos de vibração.

- Estudos de Flambagem.

A flambagem diz respeito às deformações súbitas provocadas pelas cargas axiais. Estruturas delgadas sujeitas a cargas axiais podem falhar devido a flambagem sob cargas mais baixas do que as necessárias para causar falha do material. A flambagem pode ocorrer de formas diferentes, sob o efeito de várias cargas distintas. Em muitos casos, apenas a menor de todas cargas apresenta interesse. Estudos estáticos podem ajudar a evitar falhas decorrentes de flambagem.

- Estudos Térmicos.

 Os estudos térmicos calculam temperaturas, gradientes de temperaturas e fluxos de calor com base na geração, condução, convecção e radiação do calor. Os estudos térmicos podem ser úteis para evitar condições térmicas indesejáveis, como as de superaquecimento e fusão.

Estudos de Projeto.

Os estudos de otimização de projeto automatizam a busca por um projeto ótimo

• Locais em que as tensões ultrapassam certos níveis. Os cálculos dos fatores de segurança são baseados em um dos quatro critérios existentes de falha.
• Quantidade de execuções. Os estudos de otimização de projeto requerem a definição dos parâmetros:

Estudos não lineares. Os estudos não lineares poderão ser usados para resolver o problema quando as hipóteses da análise estática linear não forem válidas. As principais fontes da não-linearidade são: grandes deslocamentos, propriedades de materiais não lineares e contato. Os estudos não lineares calculam deslocamentos, forças de reação, tensões, e tensões correspondentes a incrementos de cargas e restrições variáveis. Quando forças de inércia e amortecimento não podem ser ignoradas, você pode usar a análise dinâmica não linear.