Skip to main content
Esta página é apresentada utilizando tradução automática. Prefere ver em inglês?

Análise de elementos finitos

Análise de elementos finitos (FEA) é a modelação virtual e simulação de produtos e conjuntos para desempenho estrutural, acústico, eletromagnético ou térmico. FEA é a aplicação prática do método dos elementos finitos (FEM).

O que é a análise de elementos finitos?

A análise de elementos finitos é a modelagem de produtos e sistemas num ambiente virtual para encontrar e resolver problemas potenciais (ou existentes) de desempenho do produto. FEA é a aplicação prática do FEM, que é usada por engenheiros e cientistas para modelar matematicamente e resolver numericamente problemas complexos estruturais, acústicos, eletromagnéticos, térmicos, fluidos e multifísicos. O software FEA pode ser utilizado numa ampla gama de indústrias mas é mais comumente usado nas indústrias aeronáutica, automotiva, eletrónica, maquinaria industrial, marítima e de produtos de consumo.

Um modelo de elementos finitos (FE) compreende um sistema de pontos chamados “nós”, que formam a forma do desenho. Conectados a estes nós estão os elementos finitos que formam a malha de elementos finitos e contêm as propriedades materiais e estruturais do modelo, definindo como ele reagirá a certas condições. A densidade da malha de elementos finitos pode variar ao longo do material, dependendo da mudança prevista nos níveis de tensão de uma determinada área. As regiões que experimentam grandes mudanças no stress requerem normalmente uma densidade de malha mais elevada do que aquelas que experimentam pouca ou nenhuma variação de stress. Os pontos de interesse podem incluir pontos de fratura de material previamente testado, filetes, cantos, detalhes complexos e áreas de alto stress.

Produtos relacionados: Simcenter 3D | Simcenter Nastran | Simcenter Feminino | ÍMÃ Simcenter | Simcenter Design de máquina eletrônica | Simcenter FLOEFD para NX

Person wearing VR headset with holographic interface projection
Um visual do Simcenter Nastran software, um solucionador de método de elementos finitos (FEM) de primeira linha.

Aproveite a FEA para melhorar o desempenho do seu produto

Veja como outros estão a usar a FEA para criar inovação usando o Simcenter.

Descubra os benefícios

FEA é uma metodologia bem estabelecida frequentemente usada para substituir ou complementar métodos experimentais e analíticos para auxiliar o projeto de engenharia e análise de produtos do dia-a-dia. Em comparação com a prototipagem e experiências, as simulações baseadas em FEA oferecem os seguintes benefícios.

Aumentar o desempenho

A análise de elementos finitos permite-lhe analisar e explorar rapidamente as possibilidades de engenharia para aumentar o desempenho do produto.

Redução de tempo

A análise de elementos finitos ajuda-o a trazer designs de produtos otimizados para o mercado mais rapidamente do que um método de construção e teste.

Redução de custos

Ao alavancar a análise de elementos finitos, pode reduzir significativamente o custo de desenvolvimento do seu produto em comparação com os processos de teste tradicionais baseados em protótipos físicos.

Passos no processo de simulação FEA

Não importa o software utilizado, a maioria das simulações FEA segue estes passos generalizados.

Modelo 3D de uma estrutura de carro com visual de mapeamento de calor do Simcenter 3D software.

Pré-processamento

A fase de pré-processamento envolve a edição da geometria e a preparação para simulação. Num processo designado por malha, uma ferramenta de pré-processamento converte a geometria do projeto em pequenos elementos finitos antes de aplicar as propriedades do material, cargas, restrições e parâmetros de simulação.

O software de simulação CFD começa a resolver iterativamente as equações discretizadas usando o solucionador de CFD.

Resolver

O software de simulação FEA começa a resolver iterativamente as equações discretizadas usando o solucionador. Esta etapa pode exigir tempo significativo ou recursos de computação. Para simulações complexas, mais empresas estão a recorrer à computação em nuvem como uma solução económica para este problema.

Análise linear de uma estrutura mecânica visual do Simcenter 3D software.

Pós-processamento

Uma vez concluída a resolução, o próximo passo é analisar e visualizar os resultados da simulação qualitativa e quantitativamente usando relatórios, monitores, gráficos, imagens 2D/3D e animações. A verificação e validação dos resultados também estão incluídas nesta fase.

Tipos de análise FEA

Análise 1D (modelos de feixe)
A análise 1D refere-se à aplicação de modelos criados exclusivamente por elementos unidimensionais compostos por apenas dois nós, como elementos de feixe. A análise 1D pode ser boa para analisar a análise em estágio inicial de estruturas que são tipicamente complicadas de modelar, como uma carroceria de carro ou fuselagem. O modelo de feixe 1D pode ajudar os engenheiros a avaliar rapidamente a dinâmica do corpo antes que a geometria completa esteja pronta para uma análise de nível mais profundo.

Análise 2D (modelos de shell)
Os engenheiros combinam a geometria com elementos bidimensionais, como um elemento quádruplo ou triangular para corpos de paredes finas, como peças feitas de chapa metálica. As propriedades do elemento definem então a espessura do elemento de casca que o solucionador usará para calcular o stress, deformações e outros resultados. Os pré-processadores FEA têm algoritmos de meshing rápidos que ajudam os engenheiros a criar uma malha de shell na geometria.

Análise 3D (modelos sólidos)
Para geometria sólida e robusta, como um bloco de motor, os engenheiros usam elementos tridimensionais sólidos para representar a geometria. Tetra, pirâmide e elementos hex são criados em todo o corpo sólido. Os pré-processadores FEA têm as ferramentas que os engenheiros precisam para criar modelos de malha sólida.

Multifísica FEA
A FEA moderna é mais do que simular um único domínio da física individualmente. Hoje, a FEA tornou-se muito mais multidisciplinar ao permitir aos engenheiros acoplar diferentes físicas, como a interação fluido-estrutura (FSI), simulação termomecânica, dinâmica multicorpo com corpos flexíveis estruturais baseados em Fe, eletromecânico-térmica e muito mais. Simulação multifísica é de importância fundamental em produtos cada vez mais complexos que requerem engenharia holística entre domínios para atingir o máximo desempenho.

Explorar os produtos relacionados com a FEA

Experimente o software FEA gratuitamente

Visuais do Simcenter 3D software que representam um modelo de simulação de um projeto de trator.

Teste Simcenter 3D

  • Transforme rapidamente a geometria CAD em geometria utilizável para simulação
  • Encastre e resolva de forma eficiente os seus modelos para análise estrutural para obter insights sobre o desempenho do projeto
  • Atualize rapidamente o modelo de simulação com o Simcenter 3D software para projetar alterações para que possa simular novamente em segundos

Perguntas frequentes

Saber mais

Ver

Webinar a pedido | Reutilizar dados herdados de elementos finitos para criar modelos a nível do sistema

Webinar a pedido | Simplificar o design de navios com simulação e gestão de dados

Escuta

Podcast | Avançar o projeto e simulação de motores elétricos com Adrian Perregaux

Podcast | Executable Digital Twins: Um smartwatch para máquinas

Ler

Blogues | Descubra todos os blogues do Simcenter FEA

Simulação mecânica | Preveja o desempenho mecânico em várias disciplinas usando CAE