A Análise de Elementos Finitos (FEA) é a modelagem de produtos e sistemas em um ambiente virtual. Ou seja, seu o objetivo é localizar e solucionar problemas existentes que podem ser estruturais ou de desempenho.
A FEA é a aplicação prática do Método de Elementos Finitos (FEM). Tal método é usado por engenheiros para modelar matematicamente e resolver numericamente problemas complexos estruturais, seja de multifísica e fluidos. Uma ferramenta de análise de elementos finitos pode ser usada em uma ampla variedade de setores. Enfim, pode ser utilizada tanto no desenvolvimento de um novo produto quanto na investigação de uma falha ocorrida.
Com a FEA, os engenheiros reproduzem virtualmente as condições de aplicação que um produto poderá encontrar durante seu uso. Em outras palavras, é possível prever como um produto irá desempenhar e com isso garantir a qualidade do produto. Não só isso, com a análise de elementos finitos também é possível enxergar diversas oportunidades de melhoria. Ao mesmo tempo permite a redução de custo durante o desenvolvimento do produto. Em suma, pode-se garantir que o mesmo irá cumprir os requisitos de projeto com o mínimo de matéria prima possível.
Análise de elementos finitos
Um modelo de elementos finitos (FE) abrange um sistema de pontos chamado nós, que dão forma ao projeto. Conectado a esses nós estão os próprios elementos finitos que formam a malha de elementos finitos. Estes nós contêm o material e as propriedades estruturais do modelo, definindo assim a forma como irão reagir a determinadas condições.
A densidade da malha de elementos finitos pode variar ao longo de todo o material, ou seja, dependendo da complexidade da geometria e do nível de tensão esperado para determinada área.
Então, regiões que sofrem grandes tensões geralmente exigem uma maior densidade de malha do que aquelas que sofrem pouco ou nenhum estresse.
Com isso, os pontos de interesse que exigem um maior refino de malha podem incluir pontos de fratura de materiais previamente testados, como por exemplo filetes, cantos, detalhes complexos e áreas de alto estresse.
Como criar modelos de elementos finitos
Ao usar elementos de viga e de casca em vez de elementos sólidos, é possível criar um modelo representativo com menos nós sem comprometer a precisão. Ou seja, cada malha requer uma variedade diferente de propriedades a serem definidas, assim como a lógica de modelagem utilizada, como espessura de placa, momentos de inércia e rigidez.
Simular ambientes de trabalho do mundo real
Para simular os efeitos dos ambientes de aplicação do mundo real na FEA, vários tipos de cargas podem ser aplicadas ao modelo FE. Pode-se destacar por exemplo: força, momento, deslocamento, velocidade, aceleração, temperatura, pressão, além de cargas do corpo de aceleração (gravidade).
Dentre as análises de elementos finitos, podem-se destacar por exemplo:
- estática linear
- estática não linear
- modos normais
- resposta dinâmica
- flambagem e transferência de calor.
Como resultados típicos calculados pelo solver incluem deslocamentos, velocidades e acelerações, bem como forças resultantes, tensões e deformações.
Benefícios do FEA
O FEA pode ser usado no novo projeto de produto ou aperfeiçoar um produto existente, assim como assegurar que o projeto terá um desempenho de acordo com as especificações antes de fabricação. Com o FEA, você pode adicionalmente:
- Prever e melhorar o desempenho e a confiabilidade do produto
- Reduzir a prototipagem e testes físicos
- Reduzir o tempo de lançamento de novos produtos
- Avaliar diferentes projetos e materiais
- Otimizar os projetos para reduzir o uso de material
Simulações avançadas de FEA com Femap: veja na prática
O Femap é reconhecido como o pré e pós-processador líder mundial para análise avançada de elementos finitos de engenharia. A ferramenta conta com recursos de visualização, manipulação da geometria, malha de elementos finitos e criação de modelos, suporte a diferentes solvers, pós-processamento e análise de resultados, além de personalização.
Veja neste webinar algumas funcionalidades das versões mais recentes, as quais focam em ganho de produtividade. Dentre as principais funcionalidades do Femap estão
- geração automática de elementos de vigas a partir de sólidos 3D
- facilidade de uso
- suporte a análise não-linear avançada
- melhorias nas etapas de edição de geometria e geração de malha
- suporte a solução de otimização de design e topológica, e muito mais.
JL Engenharia e Software: sua melhor parceira para implantar a simulação FEA
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