A análise de elementos finitos usa um sistema de pontos que faz uma malha, programada para incluir o material e as propriedades estruturais que identificam o comportamento estrutural em condições precisas de carregamento. As condições em diferentes pontos são analisadas para determinar o comportamento estrutural.

História

Desde meados do século 20, questões intrincadas em engenharia civil, aeronáutica e nuclear exigiram o desenvolvimento de análise de elementos finitos. Uma extensão do cálculo integral, análise de elementos finitos calcula pontos de estresse, cargas e outras características físicas fundamentais com base em equações matemáticas. Até o final do século 20, o campo de análise de elementos finitos tinha desenvolvido em uma importante ferramenta de design que melhorou radicalmente os projetos de engenharia para inúmeras aplicações industriais.

Mecânica da análise de elementos finitos

A análise de elementos finitos é realizada dividindo a estrutura em um número considerável de pequenos elementos que podem ser de dimensões variáveis ​​e que podem possuir características diferentes, dependendo da sua localização dentro da estrutura. As propriedades físicas dos elementos que precisam ser examinados podem ser numerosas dependendo da aplicação, como o coeficiente de expansão térmica, módulo de cisalhamento, densidade e transferência de calor. Através da subdivisão da estrutura em pequenos elementos, os problemas estruturais são alterados em um grupo finito de equações que podem ser convenientemente resolvidas pelo uso de computadores poderosos.

Vantagens da análise de elementos finitos

A análise de elementos finitos fornece uma indicação abrangente da dissolução de tensões e uma visualização da flexão ou torção de estruturas onde uma falha pode ocorrer. A previsão de falhas devido ao desenvolvimento de tensões tornou-se mais simples, por uma indicação precisa da localização afetada, permitindo assim que os designers redesenhem em conformidade. A análise de elementos finitos garante uma economia enorme, pois um gasto maior seria necessário se a falha fosse identificada somente após a fabricação de produtos ou a conclusão de projetos estruturais. Os projetos iniciais de protótipo são melhorados usando a análise de elementos finitos como uma ferramenta que diminuiu o tempo necessário para passar do estágio conceitual para a produção real. Devido ao avanço da análise dos elementos finitos, os projetos podem ser criados, melhorados, e finalizados antes da produção real ou início de um projeto. Assim, as vantagens da análise de elementos finitos incluem um design superior com uma análise precisa dos parâmetros de projeto críticos, aumento da produção e falhas reduzidas.

Aplicações da análise de elementos finitos

A análise de elementos finitos é aplicada em inúmeras técnicas de engenharia, incluindo a fabricação de automóveis. Uma previsão precisa do dano do chassi por acidente é possível através da simulação do desempenho estrutural do chassi sob diferentes velocidades de carro e ângulos de acidente. O chassi é composto de múltiplos componentes, e os componentes do carro são anexados por inserções, com o objetivo de conseguir um chassi liso e plano. Uma variedade de testes é simulada pelo uso de análise de elementos finitos para atingir os padrões de segurança exigidos. Da mesma forma, a análise dos elementos finitos está sendo utilizada na concepção dos pavimentos de aeroportos, considerando os tipos de aeronaves com diferentes números de rodas e também determina as características necessárias para os materiais de construção.