Para leigos: entenda o Método dos Elementos Finitos

Tempo de leitura: 3 minutos

Como certificar que o material da asa do avião foi escolhido com as propriedades adequadas para o voo?

Como garantir que a barra de aço da estrutura de um prédio está adequada às condições que será submetida?

Observando-se ao redor, surge a consciência do uso de diferentes materiais em diversas circunstâncias e da constante interação existente com esses. Conseguir antecipar os comportamentos destes materiais submetidos a condições variadas é um dos maiores interesses da indústria.

O Método dos Elementos Finitos (MEF) ou Finite Element Method (FEM) é bastante utilizado em simulações computacionais para realizar previsões, analisando se um produto foi bem dimensionado a partir de seu modelo. Sua aplicação poupa diversas horas de profissionais de engenharia, que realizariam todo o estudo de forma manual. Dessa forma, economiza-se tempo, pessoal e até mesmo recursos financeiros, tornando os projetos ainda mais viáveis. 

O que é o Método dos Elementos Finitos (MEF)?

Em simulações, na tentativa de prever comportamentos de materiais, diante da complexidade da realidade faz-se necessário o uso de modelos. Traduzir este modelo de forma numérica permite a aplicação de métodos, como o de elementos finitos.

O Método de Elementos Finitos “discretiza o contínuo”. Nessa perspectiva, ele simplifica e torna factível o cálculo de estruturas complexas de engenharia, como: transportadores, máquinas de pátio, prédios industriais. 

Simular um sólido e antecipar seu comportamento pode ser uma atividade difícil considerando toda a variedade de fatores que a realidade impõe. Porém, com o método dos elementos finitos em simuladores, é possível enxergar este sólido complexo em “pequenas partes” – elementos finitos. Desta forma, pode-se fazer os devidos cálculos e simulações para as partes menores e depois expandir ao sólido como um todo.

Como funciona o MEF na prática?

A análise por Método dos Elementos Finitos é realizada por meio de softwares como NASTRAN, SolidWorks, ANSYS e PROCAL3D (tendo sido este desenvolvido pela própria KOT para simulações de elementos em barra).

No software, o sólido que é inserido e que tem “infinitos” pontos acaba se tornando uma geometria que é “quebrada” em outras geometrias conhecidas e menores (como triângulos, hexaedros, tetraedros). Essa “quebra” facilita os cálculos para prever comportamentos dos materiais sólidos em diferentes condições.

De forma ainda mais clara

Imagine que o comportamento do sólido que está na Figura 1 à esquerda, precisa ser entendido sob determinadas condições. Ao inseri-lo em um desses softwares e aplicar o método dos elementos finitos (MEF), ele será quebrado em geometrias menores e conhecidas (Figura 1 à direita).

O software calcula o comportamento de cada elemento/geometria individualmente, depois une tudo em uma “malha” para que se tenha o resultado do comportamento do sólido total.

Figura 1 – Exemplo da discretização de uma peça por elementos quadriculados (Acervo próprio de um estudo de caso, KOT Engenharia).

É importante reforçar que a qualidade dos resultados de uma análise feita com o método de elementos finitos em simulador depende muito também da assertividade nas condições de contorno estabelecidas. Logo, o conhecimento teórico de quem está simulando é extremamente importante. 

Um ponto ainda mais relevante: não adianta conduzir simulações se não há interpretação correta das informações geradas pelo simulador. Assim, ter conhecimentos específicos como os de resistência dos materiais é essencial!

Figura 2 – Simulação por elementos finitos feita em ponte de uma recuperadora de minério de ferro (KOT, 2020).

Como a KOT Engenharia pode auxiliar?

Este é um texto totalmente introdutório – o objetivo foi simplificar e trazer exemplos práticos do MEF. Sem dúvidas, os softwares representam uma ferramenta tecnológica de grande desenvolvimento ao longo das últimas décadas. Porém, ao usá-los é preciso ter em mente o quão fundamental é o domínio dos conceitos de resistência dos materiais pelo engenheiro calculista.

Uma das especialidades da KOT Engenharia é a Análise por Método dos Elementos Finitos, e a KOT pode ser sua parceira na aplicação desse método, com confiança, em cenários reais e complexos de engenharia.

A KOT se destaca no mercado nacional e internacional com oferecimento de serviços em engenharia de alto nível técnico para grandes empresas.

Entre em contato com o time de especialistas da KOT!

Rafael Brasil

Engenheiro Mecânico/Aeronáutico pela UFMG e pós-graduado em Engenharia de Estruturas pela mesma universidade. Teve a oportunidade de atuar na European Aeronautic Defence and Space Company (EADS), na Alemanha. Atualmente é Diretor de Desenvolvimento na KOT Engenharia, liderando dezenas de projetos relacionados à Integridade Estrutural de ativos e equipamentos.

Referências

[1] KOT Engenharia. Análise por elementos finitos. Disponível em: <https://kotengenharia.com.br/analise-por-elementos-finitos>. Acesso em: 04 de Outubro de 2020. 

[2] Micro Rio. O que é uma análise por elementos finitos. Disponível em: <https://www.microrio.com.br/analise-por-elementos-finitos.html>. Acesso em: 06 de Outubro de 2020. 

[3] Clube do projetista. Método dos elementos finitos. Disponível em: <https://clubedoprojetista.com.br/metodo-dos-elementos-finitos/>. Acesso em: 06 de Outubro de 2020.

Comments (2)

  • Prof. Fernando Reply

    Boa noite Senhores. Gostaria de saber se há possibilidade de fazerem uma palestra sobre elementos finitos.
    Fazendo uma desmontarão para futuros potenciais clientes que hoje são Alunos de curo de engenharia.
    Muito obrigado.
    No aguardo.
    Prof. Fernando.

    30 de janeiro de 2022 at 20:12
  • sergio Reply

    Prezados bom dia,
    Temos necessidade de modelar um secador rotativo existente para reengenharia e melhoria, assim como para obter parâmetros para validação da construção de um novo secador. Grato, aguardo retorno.
    Att.
    Sérgio Escher

    25 de abril de 2021 at 11:19

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