Um guia para iniciantes para análise de elementos finitos (FEA)

A análise de elementos finitos, também conhecida como FEA, é a simulação virtual de um componente físico usando uma técnica matemática chamada Método dos Elementos Finitos (FEM). As raízes da FEA remontam ao século XVI, e o primeiro uso verdadeiro da FEA remonta ao trabalho de Schellback em 1851. Nos cem anos seguintes, a FEA foi usada principalmente por matemáticos e outros estudiosos. Com o avanço dos computadores digitais, os desenvolvimentos da FEA no mundo real começaram a surgir nas indústrias automotiva, aeroespacial e de engenharia civil.

A FEA agora pode alcançar mais usuários do que nunca. O software de análise de elementos finitos de hoje é intuitivo de usar, acessível em dispositivos eletrônicos e incrivelmente rápido e poderoso. Para saber mais sobre o que é a FEA e como ela funciona, continue lendo.

O que é análise de elementos finitos?

FEA é o processo de criação de uma simulação digital de um produto que em breve será real. Enquanto a análise de elementos finitos antes exigia que você colocasse o lápis no papel, hoje em dia a FEA ocorre no ambiente virtual de um programa de computador. O software baseado em computador da FEA pode modelar virtualmente geometrias e componentes complexos, permitindo que cientistas e engenheiros prevejam melhor o desempenho desses produtos na vida real.

No processo de projeto e fabricação, a FEA pode ajudá-lo a entender as propriedades físicas de uma peça - como resistência ao impacto, elementos térmicos e dinâmica transitória - para prever sua força, movimento e outros comportamentos. A FEA também pode visualizar as características de um determinado material sob condições específicas, como deflexão, vibração e outros fatores de estresse. Por meio dessas previsões, a FEA permite identificar possíveis problemas de desempenho e encontrar soluções antes que o componente seja criado.

Existem diferentes tipos de análise de elementos finitos, incluindo:

• Análise de engenharia térmica :determine como as variações de temperatura afetarão o desempenho da peça
• Cálculos dinâmicos de fluidos :Entenda o impacto estrutural da densidade de um fluido, uma característica especialmente importante na indústria de petróleo e gás
• Cálculos sísmicos de engenharia :Preveja o desempenho da peça sob várias vibrações e frequências do solo
• Análise modal :Antecipe como as vibrações forçadas externas, como vento ou velocidade de deslocamento, afetam o desempenho da peça
• Análise Estática Linear :aplique proporções lineares de um modelo em pequena escala à estrutura em tamanho real para antecipar cenários

Como funciona a análise de elementos finitos?

A análise de elementos finitos é um processo incrivelmente matemático, então vamos explicá-lo em termos leigos. Simplificando, a FEA divide uma estrutura complexa em porções menores e mais gerenciáveis. Ao dividir a estrutura em seções menores, você obterá mais conhecimento de como a estrutura maior responderá aos estressores.

A primeira etapa do processo FEA é determinar o posicionamento dos nós na estrutura, que são pontos únicos em uma renderização 2D ou 3D do seu projeto. Depois de selecionar seus nós, ou pontos nodais, conecte-os desenhando linhas entre eles. Isso criará uma estrutura de malha que forma a forma final do design. As regiões delimitadas pela malha contêm uma coleção de elementos finitos, de onde vem o nome “análise de elementos finitos”.

Ao lidar com as pequenas seções que compõem a malha de sua estrutura, você pode determinar com mais precisão como toda a estrutura agirá em determinadas circunstâncias. Observe que quanto mais densa sua estrutura de malha, mais precisos serão seus resultados, mas seus cálculos aumentarão em complexidade à medida que você adiciona pontos nodais.

Como a análise de elementos finitos é usada na fabricação?

Na fabricação, a FEA é usada para determinar as respostas potenciais de um componente a estressores físicos externos e internos. O software de análise de elementos finitos foi desenvolvido para levar em consideração a geometria, o material, o ambiente e outros fatores da peça ao testar virtualmente sua simulação FEA. Isso permite que você preveja o desempenho de um componente em condições esperadas e inesperadas.

Como a FEA existe em um mundo virtual, ela pode agilizar significativamente o processo de prototipagem. Em vez de ter que construir protótipo após protótipo, o FEA permite que você teste facilmente um componente muitas vezes e faça alterações entre as iterações. Isso economiza tempo, recursos, custos e esforço ao projetar um componente. O software FEA foi projetado para ser o mais realista possível, permitindo que esses programas poderosos antecipem com precisão o desempenho da peça.

A prototipagem virtual rápida suportada pela FEA é especialmente importante na indústria aeroespacial. Como os componentes aeroespaciais devem sobreviver ao estresse extremo do espaço sideral – como pressão do ar, inércia, forças de impacto e calor super alto – é fundamental que eles sigam diretrizes de fabricação muito rígidas. Usando a FEA, você pode prever com precisão como um componente reagirá a essas condições extremas. A FEA também pode prever anos ou mesmo décadas de uso, uma ferramenta útil para componentes aeroespaciais que podem estar em órbita por muitos anos.

Durante todo o processo de fabricação, a FEA permite que você economize tempo e dinheiro, reduza o desperdício de energia e material e obtenha feedback instantâneo e preciso sobre como o estresse físico pode afetar seu componente. No geral, a FEA contribui para um ciclo de projeto mais rápido e menos intensivo com maior produtividade.

Análise de elementos finitos com raio rápido

A análise de elementos finitos é um campo especializado. Na Fast Radius, temos especialistas à disposição que usarão a FEA para otimizar seus projetos de peças. Ao aproveitar a análise precisa de elementos finitos, nossa equipe pode ajudá-lo a melhorar suas peças e aperfeiçoar suas execuções de produção. Entre em contato conosco hoje para começar a usar a FEA.

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