O Método dos Elementos Finitos

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Uma das ferramentas mais importantes no serviço de engenharia mecânica, também utilizada aqui na TECMEC, é o método de Elementos Finitos.

Muitos problemas que surgem naturalmente no âmbito da engenharia são extremamente complexos para serem resolvidos analiticamente, sendo necessário o uso de soluções numéricas aproximadas, ou, em outras palavras, na força bruta.Para isso há diversas técnicas computacionais que podem fazer os cálculos para nós em segundos, onde antes era necessário um serviço longo e cansativo, sendo o método dos elementos finitos um dos mais difundidos e úteis. O método é usado atualmente pela TECMEC nos seus projetos que possuem um alto grau de complexidade com a finalidade de proporcionar uma maior qualidade no seu trabalho.

A análise por elementos finitos, da forma que é usada atualmente, foi desenvolvida por M. J. (Jon) Turner, engenheiro da empresa aeronáutica Boeing, durante o período 1950-1962. Naquela época apenas empresas com grande capacidade financeira poderiam utilizar elementos finitos, já que ele exige uma grande exigência de cunho computacional. Com a evolução da computação, principalmente a partir da década de 90, empresas que não estão envolvidas com tecnologia de ponta também conseguiram utilizar o método em seus serviços.

O procedimento consiste em substituir um número infinito de variáveis desconhecidas por um número finito de variáveis conhecidas, separando o ambiente a ser analisado discretizado em elementos finitos, que já têm o desenvolvimento matematico para uma análise mais simples. Cada elemento é analisado separadamente, e dá os valores iniciais necessários para análise do próximo.

A forma das divisões é escolhida pelo projetista, podendo ser um retângulo, um triângulo ou outra geometria mais complexa. Essas discretizações são conectadas por pontos, chamados de nós. A malha é o nome dado ao conjunto dos elementos discretizados e dos nós, sendo uma simplificação do meio contínuo inicial, mas que representa de forma satisfatória o seu comportamento.

Digamos que se queira descobrir como se comporta a temperatura de um pistão dentro de um motor. Sabe-se aproximadamente como o combustível queimado aquece a superfície superior do pistão. Como a geometria é muito complexa, divide-se o pistão em centenas de pequenos cubos, cada um deles dependendo do anterior para o cálculo do aquecimento. Começamos com o valor esperado para a temperatura do pistão no primeiro cubo, na superfície superior. Daí, usam-se as leis físicas conhecidas para prever como esse primeiro cubo influencia os vizinhos diretos. Um computador tem capacidade pra realizar todos os cálculos, que seriam milhares, em segundos. elementosfinitos

A TECMEC possui experiência na utilização do método dos elementos finitos, o empregando em vários projetos. Podemos citar, como exemplo, o Projeto Elevador, no qual foi utilizado um software de elementos finitos para a análise mêcanica e de tensões de determinados componentes de um elevador, garantindo a sua integridade estrutural.