Peguntas e Respostas sobre CAE

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O que é Análise Estrutural?

A análise estrutural é provavelmente a mais comum das aplicações do método de elementos finitos. O termo estrutural (ou estrutura) implica não só estruturas de engenharia civil como pontes e prédios, mas também naval, aeronáutica, estruturas mecânicas, cascos de navios, corpos de aeronaves, casas de máquinas, bem como componentes mecânicos como pistões, peças de máquinas e ferramentas. Tradução do autor. Fonte: ANSYS, Inc. ANSYS Strutural Analysis Guide. Canonsburg : SAS IP, 2004.

O que é CAE?

Engenharia Auxiliada por Computador, CAE é o acrônimo em inglês de Computer Aided Engineering. Os softwares desta categoria ou área têm a finalidade de auxiliar o engenheiro nas decisões de algumas das etapas do desenvolvimento de projeto, em particular para o dimensionamento e a validação de projetos.

A que se deve a crescente utilização dos softwares de CAE?

Entre os principais avanços na tecnologia computacional tivemos a rápida expansão dos recursos de hardware dos computadores, eficientes e precisas rotinas para resolução de matrizes, bem como computação gráfica, para facilitar a visualização dos estágios de pré-processamento da construção do modelo, até mesmo na geração automática de malha adaptativa e nos estágios de pós-processamento de revisão dos resultados obtidos. Fonte: Budynas, Richard G e Nisbett, Keith J. Elementos de máquinas de Shigley: projeto de engenharia mecânica. [trad.] João B Aguiar e João M. Aguiar. 8. Porto Alegre : AMGH, 2011. p. 1084. ISBN 978-85-63308-20-7.

O que fazem os softwares que utilizam o método dos elementos finitos?

Os programas de análises se utilizam das informações existentes nos arquivos dos desenhos feitos em programas de auxilio ao desenho com o computador (CADD) para definir os domínios da geometria, entre outras coisas, mas principalmente, simular a utilização peças ou conjuntos nas condições de utilização. Alguns programas como o Ansys também permitem que o desenho seja feito no próprio programa.

O que é o método dos elementos finitos? E o que é discretização da malha?

A geometria da peça, que é originalmente contínua, é subdividida pelo programa de análise, em pequenos elementos, em uma quantidade finita, mantendo estes elementos interligados por nós, formando aquilo que denominamos malha, este processo chama-se Discretização. E é desta divisão da geometria em elementos que surgiu o termo “análise pelo método de elementos finitos”, pois é diferente do método analítico que utiliza infinitas partes para a análise da peça.

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Como a malha com seus elementos e nós influi nos cálculos?

O software durante a análise estrutural utiliza-se das propriedades mecânicas do material da peça e calcula os deslocamentos nodais, ou seja, em cada um dos nós. Entre um nó e outro de um mesmo elemento o software apenas realiza uma interpolação linear para oferecer um resultado intermediário.

Quais tipos de elementos podem existir?

Dependendo software utilizado para análise pode-se ter objetos unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Na grande maioria dos softwares mais recentes trabalham-se objetos de superfície que são bidimensionais ou sólidos, que são objetos tridimensionais.

O método dos elementos finitos (cálculo numérico) é mais exato que o cálculo analítico?

É certo que, geralmente, seus resultados são aproximados pois, os softwares calculam apenas onde há um nó do elemento, enquanto que no método analítico se utilizam de equações integrais de infinitas partes.

A quantidade de elementos e nós influem nos resultados obtidos?

Sabendo-se que os cálculos com MEF (Método de Elementos Finitos) são realizados apenas onde existem nós é razoável pensar que a densidade de nós em determinada região de uma peça irá influenciar os resultados obtidos. Então quanto maior for a densidade de nós em determinada região da peça, maior a proximidade dos resultados obtidos do valor exato. Vide figura a seguir.

Figura 2.2.1: Gráfico de Convergência da tensão em função do número de Nós (modificado)

A quantidade de nós influencia o tempo para se obter os resultados?

Os cálculos feitos com o método dos elementos finitos serão realizados pelo software para cada nó do modelo, portanto, quanto maior a quantidade de nós, maior a quantidade de cálculos a serem feitos, ou seja, maior quantidade de processamentos a serem feitos pelo computador e consequentemente, maior tempo para que software apresente os resultados da análise.

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