Elementos finitos

Entenda tudo sobre Elementos Finitos

Você já imaginou se pudéssemos nos dividir em diversas partes? Como seria poder fracionar em pequenos pedacinhos de todo o planeta Terra? A técnica dos elementos finitos utiliza justamente a ideia de dividir um grande ou infinito elemento em diversos pedaços menores.

Na medida em que os processos se modernizam, diferentes tipos de opções vão surgindo para ajudar a simular situações e solucionar problemas. Entretanto, algumas técnicas desenvolvidas no século XVIII ainda possuem boa aplicabilidade e dinamismo. O método dos elementos finitos é bastante praticado na resolução de problemas de engenharia. Esta ferramenta é utilizada em uma vasta gama de softwares com a tecnologia chamada de CAEs.

Ela é uma técnica numérica para encontrar soluções aproximadas para um sistema. Esta metodologia subdivide o modelo em pequenas partes, chamados de elementos finitos. As equações que modelam estes elementos finitos são montados em um sistema maior de equações, que modela todo o problema. Então, o sistema é resolvido simultaneamente a fim de se aproximar a uma solução, minimizando uma função de erro associada.

Em outras palavras, o método dos elementos finitos consiste basicamente em fracionar um volume dito inicialmente como infinito, em pequenas partes finitas. Estas pequenas partes, chamadas de domínios, podem assumir diversos tipos de geometria, sendo as mais comumente utilizadas as triangulares, quadrangulares, tetraédricas e hexaédricas. Os domínios são constituídos de elementos, que são conectados por meio de nós ou pontos nodais. O conjunto de todos eles é conhecido como malha, e cabe ao projetista definir o tamanho dela para que se consiga detalhadamente simular a situação desejada. Quanto mais fina a malha, mais realista a situação pode ser simulada, e o erro é menor.

Mas para que dividir um grande problema em vários problemas pequenos?

Reduzindo a magnitude do problema de engenharia em diversos “pequenos” problemas, possibilita o computador que roda o CAE a desempenhar suas tarefas com maior eficiência e precisão. Além disso, os elementos finitos apresentam benefícios, como melhor representação de uma geometria complexa, captura de efeitos pontuais em determinadas áreas do problema e fácil representação da solução total.

Aplicações

Os elementos finitos podem ser utilizados em diversas áreas da indústria como metal-mecânica, aeroespacial, energia, bens de consumo.

Cálculo de tensões em estruturas, simulação fluidodinâmica, problemas de condução de calor, estes são alguns exemplos nos quais os elementos finitos estão inseridos.

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