Estudo comparativo de métodos de extração de tensões para o método de elementos finitos

ESTUDO COMPARATIVO DE MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE TENSÕES PARA O MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
G. T. Gargioni, M. Vaz Jr., E. L. Cardoso, P. A. Muñoz-Rojas
Universidade do Estado de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Mecânica, Centro de Ciências Tecnológicas, Campus Universitário Prof. Avelino Marcante s/n, 89219-710, Joinville, SC, Brasil, http://www.joinville.udesc.br

Palavras Chave: Métodos de extração de tensões, Método dos Elementos Finitos. Resumo. Este trabalho tem por objetivo a comparação de métodos de cálculo de tensões nodais. Foram avaliadas as seguintes estratégias: método direto nos nós, método da extrapolação, método da suavização global e métodos baseados em “patch” de elementos. Além destas estratégias, foram comparados resultados obtidos através do Método dos Volumes Finitos e de um programa comercial. Após a avaliação em problemas teste, verificou-se que os melhores métodos foram: Método dos Volumes Finitos e métodos de “patch” de elementos; enquanto os métodos mais pobres foram: direto nos nós, extrapolado, e suavização global. Os resultados também demonstram que o programa comercial apresenta um modelo de cálculo de tensões nodais simplificado, apresentado diferenças significativas quando comparado com soluções super-convergentes.

1 INTRODUÇÃO A simulação numérica de problemas de engenharia tem sido empregada de forma crescente por indústrias das mais diversas áreas. Produtos e componentes podem ser desenvolvidos em ambientes totalmente virtuais, possibilitando a redução do tempo total de desenvolvimento e, conseqüentemente, diminuição de custos. Com esse intuito, diversos aplicativos comerciais de simulação numérica têm sido desenvolvidos nos últimos anos, sendo que o Método dos Elementos Finitos é tradicionalmente utilizado para a solução de problemas de mecânica estrutural, enquanto que o Método dos Volumes Finitos é comumente empregado na área de dinâmica dos fluidos. Além disso, é comum o uso pós-processadores de tensões visando