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O que é uma análise de elementos finitos (FEA ou FEM)?

Você, projetista ou engenheiro, já deve ter se deparado com algum desses termos durante sua graduação ou no seu dia-a-dia como profissional. A verdade é que estas ferramentas tem se tornado cada vez mais comum na indústria uma vez que o mercado está mais dinâmico e competitivo. Logo, empresas precisam da simulação computacional para lançar produtos mais rápido assegurando qualidade e segurança.
Vamos lá. O que são os tais dos elementos finitos então?
Esse método ou análise é uma forma de simular fenômenos físicos em um ambiente virtual, seja uma travessa de ponte rolante transportando cargas ou a dissipação térmica na parede de um forno. De maneira simples, o método propõe dividir o sistema em partes menores e resolver as equações que regem o fenômeno físico em questão para cada uma dessas partes.
O método consiste na solução numérica de equações diferenciais para cada parte menor do sistema em análise obtidas via discretização. Complicado? Espera que separamos algumas definições abaixo para ficar mais mais claro.
Discretização: É a transformação de variáveis, modelos ou sistemas contínuos (infinitas partes) para forma discreta, ou seja, com um número finito de partes ou intervalos. No contexto de elementos finitos, transformamos uma geometria (modelo CAD 3D) contínuo em uma geometria discretizada (malha com nós e elementos). Esses elementos podem ter diversas formas (tetraédrica, triangular, etc) que impactam diretamente na solução do modelo.
Solução numérica: A análise de elementos finitos implementa o uso de métodos numéricos para solucionar as equações que descrevem o fenômeno a ser estudado. Soluções analíticas que resolvem diretamente uma equação ou função. No entanto, quando estas equações tornam-se mais complexas (diferenciais) a solução direta delas é inviável, especialmente para um número elevadíssimo de elementos como em uma análise de FEA. Assim, o método numérico implementa algoritmos que usam de operações matemáticas mais simples para aproximar o resultado final do problema.
Resumo: Em linhas gerais, podemos separar os parágrafos acima em algumas etapas clássicas que representam bem o método como um todo e fornecem uma visão mais direta sobre sua operação:
  • Propriedades de material
  • Geração de malha (discretização)
  • Condições de contorno (carregamentos, fixações, etc)
  • Solução
  • Pós-processamento (gráficos, tratamento e formas de visualização dos resultados)

Assim, o método dos elementos finitos é uma maneira de eficiente para resolução de problema complexos de engenharia fornecendo a engenheiros e projetistas respostas sobre a performance e funcionamento de seus produtos e sistemas.

Caio Rodrigues

Executivo de Desenvolvimento de Negócios

Engenheiro e entusiasta da digitalização e inovação. Atualmente responsável por acelerar a digitalização das empresas.

2020-10-13T13:39:01+00:00

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