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Análise de Elementos Finitos ( FEA)

A Análise de Elementos Finitos (FEA) é a modelagem de produtos e sistemas em um ambiente virtual, com o objetivo de localizar e solucionar problemas potenciais (ou existentes) estruturais ou de desempenho. A FEA é a aplicação prática do Método de Elementos Finitos (FEM), que é usado por engenheiros e cientistas para modelar matematicamente e resolver numericamente problemas complexos estruturais, de multifísica e fluidos. O software FEA pode ser usado em uma ampla variedade de setores, mas é mais comumente usado no setor aeronáutico, biomecânico e automotivo.

Um modelo de elementos finitos (FE) abrange um sistema de pontos chamados nós, que dão forma ao projeto. Conectado a esses nós estão os próprios elementos finitos que formam a malha de elementos finitos e contêm o material e as propriedades estruturais do modelo, definindo a forma como reagirão a determinadas condições. A densidade da malha de elementos finitos pode variar ao longo de todo o material, dependendo da alteração prevista em níveis de estresse de uma determinada área. Regiões que sofrem grandes alterações no estresse geralmente exigem uma maior densidade de malha do que aqueles que passam por pouco ou nenhum estresse. Os pontos de interesse podem incluir pontos de fratura de materiais previamente testados, filetes, cantos, detalhes complexos e áreas de alto estresse.

Criar modelos de elementos finitos

Ao usar vigas e reservatórios em vez de elementos sólidos, é possível criar um modelo representativo com menos nós sem comprometer a precisão. Cada esquema de modelagem requer uma variedade diferente de propriedades a serem definidas, como área de corte, espessura de placa, momentos de inércia, rigidez de flexão, constante torsional e cisalhamento transversal.

Simular ambientes de trabalho do mundo real

Para simular os efeitos dos ambientes de trabalho do mundo real na FEA, vários tipos de cargas podem ser aplicadas ao modelo FE, dentre elas, cargas nodais (forças, momentos, deslocamentos, velocidades, acelerações, temperatura e fluxo de calor), elementares (carregamento distribuído, pressão, temperatura e fluxo de calor), além de cargas do corpo de aceleração (gravidade).

Dentre as análises de FE, estão estatística linear, estática e dinâmica não lineares, modos normais, resposta dinâmica, flambagem e transferência de calor. Os resultados típicos calculados pelo solver incluem deslocamentos, velocidades e acelerações nodais, bem como forças, tensões e estresses elementares.

Benefícios do FEA

O FEA pode ser usado no novo projeto de produto ou aperfeiçoar um produto existente, para assegurar que o projeto terá um desempenho de acordo com as especificações antes de fabricação. Com o FEA, você pode:

  • Prever e melhorar o desempenho e a confiabilidade do produto

  • Reduzir a prototipagem e testes físicos

  • Avaliar diferentes projetos e materiais

  • Otimizar os projetos e reduzir o uso de material