O Fatigue Tool é uma ferramenta do Ansys Workbench que permite fazer o cálculo de fadiga dos modelos analisados. Através dele é possível determinar:
A fadiga é a principal responsável pela falha de equipamentos e componentes mecânicos, e é de conhecimento de todos que os cálculos para verificação de fadiga levam um certo tempo e trabalho para serem feitos.
Uma maneira rápida e prática de se realizar os cálculos de fadiga é através do Fatigue Tool do Ansys Workbench, onde é possível utilizar os resultados de tensão da análise de elementos finitos para calcular a vida de fadiga de um componente.
Este artigo possui o intuito de mostrar exclusivamente um pouco mais sobre a ferramenta Fatigue Tool. Se você possui interesse em aprender um pouco mais sobre fadiga recomendamos a playlist de fadiga do nosso canal no Youtube e os demais artigos referentes a esse tema:
Para mostrar essa ferramenta utilizamos o pedal de freio da equipe EESC USP Fórmula SAE. O modelo do pedal em CAD é mostrado abaixo:
Figura 1 - Montagem do pedal (modelo original)
Como pode ser visto na imagem o modelo é fixado pela parte inferior do pedal, além disso o pedal conta com dois cilindros fixados na haste responsável por acionar o sistema hidráulico, como mostra a imagem abaixo:
Figura 2 - Vista em corte do cilindro mestre com a presença do pedal.
Considerando que o objetivo principal da análise é realizar o cálculo de fadiga do pedal do freio, não foi necessário levar o conjunto completo do sistema.
Figura 3 - Modelo utilizado na análise de elementos finitos.
O material aplicado ao modelo pode ser visto na imagem abaixo:
Figura 4 - Material aplicado ao modelo.
As propriedades mecânicas do material são detalhadas na tabela abaixo:
Tratando-se de uma análise de fadiga, é necessário realizar a configuração adequada entrando com o número de ciclos e tensão alternada, como mostra a imagem abaixo:
Figura 5 - Dados da curva de fadiga e curva de fadiga construída pelo Ansys (escala logarítimica), respectivamente.
Os pontos mostrados acima, foram calculados de acordo com a equação da curva S-N e dados de fadiga do material encontrados no eFatigue:
Figura 6 - Curva de fadiga S-N (Fonte: eFatigue).
A configuração da curva de fadiga deve ser feita acessando o “Engineering Data” da análise em questão, e selecionando a opção “S-N curve”.
Figura 7 - Detalhe do Engineering Data.
Figura 8 - Forma de inserir a curva S-N.
Os contatos do modelo podem ser vistos na imagem abaixo:
Figura 9 - Contato entre o pedal e a chapa onde o piloto pisa.
A malha do modelo é mostrada abaixo:
Figura 10 - Vista isométrica da malha do modelo.
Figura 11 - Vista lateral e frontal da malha, respectivamente.
Foram aplicadas 02 restrições no modelo, sendo a primeira referente a rotula inferior e outra relativa ao cilindro mestre.
Figura 12 - Detalhe da restrição Remote Dispacement aplicada ao modelo.
A máxima tensão desse pedal ocorre o momento em que o cilindro atinge o fim de curso, pois a partir desse momento não existe mais liberdade para ele se movimentar e acontece um efeito de alavanca no pedal.
Figura 13 - Condição de restrição representando a compressão total do cilindro (fixo em Y).
A força aplicada ao pedal foi de 2kN.
Figura 14 - Força de cálculo aplicada ao modelo.
Os resultados obtidos na análise estática são os seguintes:
Figura 15 - Vista isométrica do deslocamento do modelo e vista lateral do modelo ampliada, respectivamente.
Figura 16 - Vista geral das tensões de von-Mises do modelo - vista isométrica e lateral, respectivamente.
A máxima tensão no modelo ocorre no raio inferior de alívio, como pode ser observado na imagem abaixo:
Figura 17 - Detalhe da máxima tensão de von-Mises.
Uma das principais dificuldades da análise de fadiga, é entender se a tensão máxima é realmente coerente e pode ser considerada para o cálculo.
Quando se realiza uma análise para prevenir o colapso plástico é normal que as tensões máximas sejam desprezadas e que seja considerado uma tensão distante do ponto máximo, levando em consideração o fato de que um ponto de tensão muito localizada mesmo que ultrapassar o limite de escoamento vai se redistribuir e não ocasionará uma falha por colapso plástico.
Entretanto para a falha por fadiga justamente esses pontos localizados de tensão é que são os grandes causadores da iniciação e propagação da trinca.
Por este motivo, nesta região foi realizado uma análise de convergência para verificar se a tensão de ~440MPa é real e pode ser considerada para o cálculo de fadiga.
O processo de convergência pode ser realizado automaticamente pelo Ansys, clicando com o botão direito em cima do resultado de tensão e selecionando a opção “Convergence”, conforme é mostrado abaixo:
Figura 18 - Forma de inserir o comando Convergence.
Quando essa opção é ativada, o Ansys resolve a análise de maneira iterativa e compara os resultados das tensões obtidas. A cada iteração a malha é refinada para verificar se existe um aumento de tensão dentro uma % pré determinada.
A porcentagem de mudança permitida pode ser definida pelo usuário no local destacado abaixo:
Figura 19 - Verificação da convergencia.
Ao final do processo iterativo é possível verificar a malha final do modelo:
Figura 20 - Detalha da região de máxima tensão com malha refinada.
As tensões da análise estática podem ser comparadas com o limite de escoamento para identificar o coeficiente de segurança do projeto.
Como pode ser observado a tensão atuante é bem próxima ao limite de escoamento gerando um coeficiente de segurança de 14%.
O primeiro passo é inserir o Fatigue Tool da mesma maneira que são inseridos os resultados da análise, como mostrado abaixo:
Figura 21 - Local onde deve ser inserido o Fatigue Tool.
Posteriormente, é necessário definir alguns parâmetros:
Figura 22 - Detalhes do Fatigue Tool.
Os parâmetros definidos para essa análise foram:
Para a análise de fadiga desse modelo foram inseridos os resultados do número de ciclos e coeficiente de segurança, como pode ser visto nas imagens abaixo:
Figura 27 - Vista de fadiga do componente, vista isométrica e detalhe da região de menor vida, respectivamente.
Figura 28 - Vista dos coeficiente se segurança do pedal e vista iso das regiões com CS menores que 1, respectivamante.
A tensão máxima obtida no pedal do freio é alta e gerou uma vida de fadiga muito baixa ~25 pisadas no freio com a força de 2KN.
O método utilizado para o cálculo de fadiga foi o S-N que é apropriado para fadiga de alto ciclo (acima de 10.000 ciclos), e, portanto, não é válido para os resultados obtidos. Entretanto, considerando que o intuito seja projetar um componente para fadiga de alto ciclo é válido que esse método seja utilizado para verificar se o design está apropriado ou não.
Portanto, neste caso é necessário realizar modificações na geometria e rodar novamente a análise para obter novos resultados.
Como pode ser observado é rápido e prático utilizar a ferramenta Fatigue Tool para o cálculo de fadiga, no entanto, como em qualquer análise, deve-se sempre tomar cuidado com os parâmetros de input e análise dos resultados.
Algo que também é um ponto positivo, sem dúvidas é o fato do Mechanical apresentar uma parte gráfica que permite observar os resultados através da escala de cores, isso ajuda a perceber os pontos de menor coeficiente de segurança e trabalhar de maneira rápida para corrigir o necessário, modificando o design e rodando iterações.
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A necessidade de medir torque em equipamentos pode ser dos mais variados, podendo estar relacionado com investigação de falha, determinação da potência mecânica ou até de maneira preventiva.
Para ilustrar o procedimento de medição de torque em eixos vamos utilizar um tubo em que será possível fazer a instalação dos sensores como também a validação dos resultados dos testes através da análise de elementos finitos.
Figura 1 - Teste experimental de torque e análise de elementos finitos, respectivamente.
Neste teste, os extensômetros foram posicionados no meio do tubo e uma força pré determinada foi aplicada na haste para produzir um torque conhecido.
Figura 2 - Setup para teste de torque.
O sensor utilizado para a medição do torque é o extensômetro (ou strain gauge) que mede a deformação superficial do material quando submetido a carregamentos externos. Se quiser aprender mais sobre os extensômetros, acesse nosso artigo: Extensômetria (Strain Gauge) - O que é? Quando utilizar?
Para esta aplicação é necessário utilizar a configuração de ponte completa, onde são instalados 4 extensômetros para a obtenção de um resultado de torque.
Os extensômetros utilizados são do tipo espinha de peixe, em que a grade do sensor é disposta a 45° da linha horizontal, conforme imagem abaixo:
Figura 3 - Extensômetro do tipo "espinha de peixe".
Essa disposição é por conta da direção da deformação principal de um elemento submetido puramente a torção ser de exatamente 45° em relação ao eixo longitudinal, conforme imagem abaixo:
Figura 4 - Direção das máximas deformações principais.
Foram posicionados 02 extensômetros do tipo “espinha de peixe” defasados 180° um em relação ao outro, conforme é mostrado na imagem abaixo:
Figura 5 - Vista isométrica do tubo com referências das vistas.
Figura 6 - Detalhe com posicionamento dos extensômetros.
Figura 7 - Detalhe com posicionamento dos extensômetros.
Figura 8 - Psicionamento longitudinal do extensômetro.
Figura 9 - Psicionamento radial dos extensômetros (180°).
Figura 10 - Psicionamento dos extensômetros (top e bottom).
Após o posicionamento dos sensores, toda a ligação e cabeamento foi realizada:
Figura 11 - Cabeamento e conector.
Para coleta de dados foram utilizados equipamentos National Instruments, sendo o chassi cDAQ-9191 e Módulo de aquisição NI 9237.
Figura 12 - Chassis cDAQ-9191 e módulo NI-9237.
O cabo RJ50 foi conectado ao módulo NI-9237, como mostra a imagem abaixo:
Figura 13- Conexão entre o cabo RJ50 e módulo NI-9237.
O resultado do teste é apresentado abaixo:
Figura 14 - Gráfico de Deformação x Tempo.
Levando em consideração que o tubo apresenta deformações dentro da zona elástica e aplicando a Lei de Hooke para transformar deformação em tensão, considerando o módulo de elasticidade como 200GPa, temos:
Figura 15 - Gráfico de Tensão x Tempo.
Considerando a mesma carga e condição de restrição, os resultados da análise de elementos finitos são apresentados abaixo:
Figura 16 - Condições de restrição para análise de elementos finitos.
Figura 17 - Vista ISO com o resultado da tensão de cisalhamento.
A comparação entre o teste experimental e a análise de elementos finitas é apresentada na tabela abaixo:
O interessante desse tipo de instalação é que o resultado obtido é referente apenas a torção no tubo, e as deformações relativas a outras solicitações (ex. flexão, tração ou compressão) não são medidas pela maneira que os extensômetros estão dispostos no componente. Isso se torna muito interessante para aplicações onde é necessário medir apenas o torque de um eixo ou algum componente que esteja submetido a torção.
Ficou alguma dúvida sobre esse tipo de instalação ou tem alguma aplicação em que seja interessante esse tipo de medição? Compartilhe conosco e deixe seu comentário abaixo.
Nesse artigo vamos detalhar o planejamento e obtenção das forças a serem consideradas em uma análise estrutural utilizando o método dos elementos finitos em um Pórtico giratório, considerando os requisitos da norma NBR8400.
Passo 01)
Primeiramente é necessário entender o movimento do pórtico. Para o exemplo mostrado abaixo, é possível avaliar que se trata de um pórtico giratório que possui uma viga caixão, uma torre circular e um sistema de giro, conforme imagem abaixo:
Figura 1 - pórtico analisado
Figura 2 - detalhe dos rolamentos e sistema de giro
Passo 02)
Posteriormente é necessário obter as informações de operação do Pórtico – essas informações geralmente são disponibilizadas em desenhos ou catálogos de fabricação do pórtico. Em último caso, essas informações podem ser obtidas com o time de campo que acompanha o funcionamento do equipamento.
Para este exemplo, os dados do pórtico giratório são disponibilizados abaixo:
Passo 03)
O próximo passo é classificar a estrutura do pórtico de acordo com a norma NBR8400. Para isso, é necessário acessar a tabela 01, 02, 03 e 04 de acordo com as imagens abaixo:
Figura 3 - tabela 01 da norma NBR8400
Figura 4 - tabela 02 da norma NBR8400
Figura 5 - tabela 03 da norma NBR8400
Figura 6 - tabela 04 da norma NBR8400
Para o exemplo do pórtico giratório, tem-se:
Passo 04)
Definição das solicitações principais, de acordo com o item 5.5.1 da norma NBR8400. As cargas podem ser divididas basicamente entre verticais e horizontais:
Solicitações Verticais:
Deve-se definir o coeficiente dinâmico a ser aplicado na carga de serviço através da tabela 05 da norma NBR8400.
Figura 7 - tabela 05 da norma NBR8400
De acordo com as informações obtidas no passo 02 para esse pórtico temos uma velocidade de elevação de carga de 5m/min (0,0833m/s) gerando um coeficiente dinâmico de 1,15.
Adicionalmente é necessário calcular o coeficiente de majoração dado pela tabela 10 ou 11 da norma NBR 8400.
Figura 8 - coeficiente de majoração - tabela 10
Figura 9 - tabela 11 - coeficiente de majoração para equipamentos utilizados em siderúrgicas e grupo 06
Para o pórtico em questão, o coeficiente de majoração é:
O cálculo das solicitações verticais deve ser calculado pelo maior resultado das equações abaixo:
Ocorre que para a análise de elementos finitos, a carga de peso próprio é contabilizada pelo efeito da gravidade, sendo que o peso próprio a ser contabilizado nas equações deve ser somente o peso dos equipamentos que não serão contabilizados pelo efeito da gravidade.
Para o pórtico em questão, o peso próprio que não está sendo contabilizado na equação é o da talha, sendo, portanto:
As forças verticais serão majoradas posteriormente nos casos de combinações das cargas, entretanto com o intuito de ficar mais visual e prático, a força calculada é mostrada na imagem abaixo sendo aplicada na região mais distante do pórtico, gerando dessa maneira o maior momento fletor na viga caixão.
Figura 10 - força vertical Fv (os valores não estão corretos pois ainda serão majorados na próxima seção)
Solicitações Horizontais:
As forças horizontais são resultantes de várias condições de operação do equipamento, sendo detalhadas abaixo:
Para Fh1:
Para o pórtico em questão:
Essa força é calculada a partir da massa a movimentar dos elementos móveis e deve ser aplicada nos caminhos de rolamento, na direção paralela a ele.
Para o pórtico em questão:
Figura 11 - força de aceleração e desaceleração do trole (os valores não estão corretos pois ainda serão majorados na próxima seção)
2. O movimento de rotação da viga, pode ser calculado por:
Nesse caso, a massa a se movimentar é toda a viga + peso da talha, portanto:
Figura 12 - volume da viga do pórtico
Calculando a velocidade tangencial da “lança”, temos:
Com base na velocidade tangencial, os valores de velocidade de translação e aceleração são obtidos na tabela 06 da NBR8400:
Para o pórtico em questão:
Essa força é oriunda da aceleração/desaceleração da viga em torno do “poste” – note que a viga possui rotação livre em torno do “poste”, e, portanto, aplicar a força na face lateral da viga não faz sentido. Na realidade o que acontece é que no momento de uma aceleração/desaceleração essa força é transferida para o eixo de rotação e será transferida diretamente para o poste. Dessa maneira a força foi aplicada diretamente na região do eixo, como é mostrado abaixo:
Figura 13 - força de aceleração/desaceleração do giro do pórtico (os valores não estão corretos pois ainda serão majorados na próxima seção)
Para Fh2:
O cálculo da força centrífuga não é muito bem explorado pela norma no caso de Pórticos, e dessa maneira os cálculos foram realizados tomando como base a equação física dessa força, dada por:
Note que o raio da força centrífuga para desbalanceamentos rotativos, é a distância do centro de massa ao eixo de giro, dessa maneira o raio nesse caso é:
Figura 14 - raio da força centrífuga
A direção dessa força é no sentido radial de acordo com a imagem abaixo:
Figura 15 - definição da direção da força centrífuga
A força centrífuga do pórtico pode ser calculada por:
Essa força deve ser aplicada no sentido radial para fora, na tampa externa da viga, de acordo com a imagem abaixo. Note que o local de aplicação da força não é o mais adequado, entretanto o efeito mais importante é o momento gerado no “Poste” central.
Figura 16 - força centrífuga (os valores não estão corretos pois ainda serão majorados na próxima seção)
Para Fh3:
O caso das reações horizontais transversais é devido a forças de reação que as rodas fazem nos trilhos. Dessa maneira essa força é perpendicular ao caminho de rolamento, sendo calculada através da definição de um coeficiente (ξ) e dependendo da relação entre o vão e a distância entre eixos (v/a).
O coeficiente (ξ) é determinado através da Figura 03 da norma NBR 8400.
Figura 17 - gráfico para a determinação do coeficiente
Para o pórtico em questão:
Figura 18 - distância entre eixos do trole
Figura 19 - vão do pórtico
Note que a relação v/a é superior ao fornecido na figura 3.
Ocorre que para o Pórtico em questão essa força não deve ser aplicada, levando em consideração os motivos abaixo:
Para Fh4:
Os choques podem ocorrer na carga suspensa ou na estrutura, sendo distinguidos entre os casos em que a carga suspensa pode oscilar, e quando não pode oscilar.
Algumas informações importantes:
Para o pórtico em questão:
A carga é oscilante com velocidade de translação inferior a 0,7m/s.
Para Fh5:
A pressão aerodinâmica é determinada por:
O esforço devido a ação do vento em uma viga é uma força cujo componente na direção do vento é calculada por:
Para o pórtico em questão:
Figura 20 - área para o cálculo da força do vento
Figura 21 - tabela 08 da norma NBR8400
Utiliza-se o maior coeficiente aerodinâmico – como os dois coeficientes são iguais, o utilizado é 1,4.
Figura 22 - tabela 07 da norma NBR8400
Considerando que a altura máxima do pórtico é de 9,564m (~10m) o vento é dado por:
A força do vento é calculada por:
Essa força deve ser aplicada perpendicularmente a área mostrada acima.
Figura 23 - força do vento aplicada na estrutura do Pórtico (condição de serviço)
Figura 24 - força do vento aplicada na estrutura do Pórtico (equipamento fora de serviço)
A norma NBR8400 ainda prevê uma carga de vento a ser aplicada na carga suspensa, estabelecendo áreas indicativas para o cálculo dessa força do vento atuando nas cargas suspensas, sendo:
Dessa maneira, para o pórtico em questão:
Calculando a força do vento na carga suspensa:
A força devido a carga suspensa é aplicada na região do Trole, de acordo com as imagens abaixo:
Figura 25 - força do vento devido a carga suspensa (condição de serviço)
Figura 26 - força do vento devido a carga suspensa (equipamento fora de serviço)
Passo 05)
Determinar os casos de solicitação de acordo com o item 5.6 da norma.
Antes de entrarmos nos casos, é recomendado que se faça um resumo de todas as forças calculadas. Para o pórtico em questão temos:
Caso I:
Para o FEA, temos:
Caso II:
Obs – a força do vento não é majorada pelo coeficiente de majoração.
Para o FEA, temos:
Caso III:
Considera-se a pior das situações abaixo:
Para o pórtico em questão, considerando que não existe o efeito de choque, temos:
Sendo que:
Portanto, existem 02 situações que devem ser analisadas:
Pronto, as forças e casos foram calculados de acordo com a NBR8400 sendo a próxima etapa referente a rodar os cálculos e avaliar os resultados. Caso exista alguma dúvida, ou se quiserem mais artigos sobre a análise de elementos finitos em equipamentos de levantamento de carga, deixe seu comentário abaixo!
Obrigado,
A base é uma das etapas do método de Elementos Finitos, ou seja, o que você precisa fazer desde possuir a geometria em CAD até obter os resultados. Também comentamos sobre as várias áreas existentes dentro da análise de Elementos Finitos – conhecer esses conceitos é de extrema importância para você analisar as várias aplicabilidades do método, como também ter ideia de como essa área é vasta.
Para você que quer aprender Elementos Finitos, mas não tem software:
O Ansys disponibiliza a versão acadêmica que deve ser utilizada para fins educacionais. No último slide da aula, comento um pouco sobre como fazer o download do software.
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Leia mais sobre Elementos Finitos.
Quando e porque: é curioso saber quais são as áreas e situações em que a análise de Elementos Finitos é utilizada. Confesso que até hoje ficamos surpreso com os casos e solicitações que aparecem para a Ensus – temos muito interesse e motivação em descobrir sempre mais onde podemos utilizar essa ferramenta.
Preparamos um vídeo sobre quando e porque utilizar a análise de Elementos Finitos. Separamos os principais motivos, como também utilizamos casos reais para explicar cada caso.
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Leia mais sobre Elementos Finitos.
Atualmente muito se houve falar sobre a análise de Elementos Finitos, mas afinal, o que realmente a análise de elementos finitos é? Para que serve? E quando se deve utilizar?
Nesse artigo, iremos escrever um pouco sobre o conceito do método, quais são as respostas obtidas a partir de uma análise de elementos finitos e também quando devemos utilizá-la.
A análise de elementos finitos é um método para resolver equações diferenciais, que consiste em discretizar o sistema sob análise em vários elementos. Os elementos possuem nós que se deslocam com a aplicação de carregamento e podem fornecer respostas sobre o fenômeno que está se estudando.
A teoria do método pode parecer bem complicada, porém o maior foco desse artigo está em entender as etapas existentes para se realizar a análise, como também as respostas obtidas para identificarmos as situações em que podemos utilizá-la.
A análise de elementos finitos pode ser aplicada em diversas áreas da engenharia, como por exemplo, problemas acústicos, térmicos, eletromagnéticos e estruturais. Nessa artigo, daremos foco aos problemas estruturais.
Ela nos fornece resultados de tensão, deformação e deslocamento de uma estrutura, equipamento ou produto sob análise. Falando de outra maneira, ela nos fornece resultados utilizados para identificar a durabilidade do componente, identificar pontos de concentração de tensão, entender o comportamento da estrutura diante de um carregamento e fazer com que possamos otimizar peças antes mesmo de fabricá-las. Não é a toa que hoje em dia todas as grandes indústrias de desenvolvimento de produtos possuem softwares de análise de elementos finitos como base e apoio para a engenharia de produto.
Possuir o modelo CAD do sistema sob análise;
Definir as propriedades do material;
Fazer a malha do modelo de elementos finitos;
Definir as cargas e condições de restrição;
Resolver a análise;
Verificar os resultados (tensão, deformação e deslocamento);
Para ficar mais claro, segue um exemplo de uma análise de elementos finitos com todas as etapas a serem realizadas.
Figura 1 - modelo CAD de câmara hiperbárica Figura 2 - malha de elementos finitos
Figura 3 - condição de carregamento e restrições Figura 4 - resultado de deslocamento
Figura 5 - vista em corte do resultado de deslocamento
Bom, como vimos no exemplo anterior, a análise de elementos finitos gera resultados coloridos em que essa escala de cor, representa na maioria das vezes*, o maior valor da unidade que está sendo destacada em vermelho e o menor valor em azul. Esses resultados podem ser expressos em deformação, tensão e deslocamento.
*existem softwares em que a escala pode ser invertida, sendo que o vermelho representa o menor valor e o azul representa o maior.
Vamos para um exemplo prático – considere uma régua de 150mm de comprimento, 20mm de largura e 2mm de espessura, como mostra a imagem abaixo:
Figura 6 - imagem da régua de aço
Prendendo essa régua em uma das arestas e aplicando uma força de 5N na outra ponta, temos a seguinte condição:
Figura 7 - condição de força e restrição
Considerando o material como aço baixo carbono com módulo de elasticidade de 200GPa, os resultados de deformação, tensão e deslocamento são:
O máximo deslocamento se dá na ponta em que a força está sendo aplicada. Nesse caso, aplicando 5 Newtons de força a régua se deslocaria 2,01mm.
A máxima deformação está localizada na ponta em que a régua está presa. A deformação está relacionada ao ponto mais solicitado da estrutura, ou seja, o ponto onde pode quebrar ou trincar. Para cálculo de tensão uniaxial, a deformação pode ser relacionada pela lei de Hooke, como é mostrado abaixo:
σ = E * ε
Onde:
σ = tensão
E = módulo de elasticidade
ε = deformação
Como a tensão está diretamente relacionada a deformação, é fácil de perceber que os valores de tensão também estão vinculados ao ponto mais solicitado da estrutura. O máximo valor de tensão para esse caso é 55,9MPa, que pode ser comparado também a cálculos analíticos, como é mostrado abaixo:
σ = Mf * y / I = (5 * 150* 1) / [(20 * 23) / 12] = 56,25 MPa
A deformação é uma unidade adimensional que representa a variação da forma ou dimensão de um corpo submetido a uma força aplicada. Não vamos se estender especificamente com o fenômeno da deformação, pois serão publicados outros artigos especialmente para isso. Mas de uma maneira geral este parâmetro é mais utilizado para a comparação dos resultados com ensaios de extensometria (strain gauge), cálculo de fadiga (método e-N), e quando se tem interesse em conhecer a deformação plástica de um processo (estampagem, crash test, entre outros). Portanto, para você que está começando no assunto e não tem interesse em focar especificamente no parâmetro “deformação”, deixe ele um pouco de lado.
A tensão é uma medida que está diretamente relacionada com a deformação, sendo uma medida mais usual no dia-a-dia e que geralmente é comparada com o limite de escoamento ou ruptura do material. Vamos propor um exemplo para ficar mais claro - considere que você fez a análise de elementos finitos de uma peça fabricada em SAE 1020 com limite de escoamento de 350MPa e encontrou a maior tensão como sendo 200MPa, portanto seu coeficiente de segurança é definido por:
C.S. = 350 / 200 = 1,75
Isso quer dizer que sua tensão tem que aumentar 1,75x para chegar no limite de escoamento do material.
[IMPORTANTE] Muitas vezes existem pontos de pequena área que possuem tensões altas na análise de elementos finitos. Essas tensões devem ser analisadas antes de se reprovar um projeto, pois existem várias possibilidades que podem fazer com que as tensões na análise de elementos finitos sejam irreais. Este assunto gera muitas discussões, e será discutido em um outro artigo.
O deslocamento é uma medida que é expressa em milímetros e representa o quanto um ponto se movimentou após a aplicação da força. É um parâmetro muito útil para comparar a simulação com condição real do sistema sob análise, ou seja, faça comparações e perguntas do tipo...será que esse componente deslocaria 5mm nessa região? O “jeito” que o componente se desloca está coerente?
Lembrem-se que o método de elementos finitos é uma simulação que auxilia na validação estrutural de componentes, e deve ser verificado com cautela levando em consideração vários fatores que podem fazer com que os resultados sejam muito diferente da realidade. O tipo e tamanho da malha, a definição do local de aplicação das forças e restrições devem ser rigorosamente analisada para que se tenha resultados satisfatórios.
Este artigo foi escrito com o intuito de fornecer uma base sobre o método de elementos finitos, fazendo com que seja possível entender os passos envolvidos, como também interpretar os resultados da análise. Estamos comprometidos a publicar mais artigos relacionados a este assunto e caso tenham sugestões, fiquem à vontade em deixar um comentário abaixo.
