Análise por Elementos Finitos

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09/04/2024 21:37:15 1/4
REVISÃO DE SIMULADO
Nome:
PAULO SERGIO DOS SANTOS SUBTIL
Disciplina:
Mecânica dos Sólidos II
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Questão
001 Com relação a verificação da convergência dos resultados em uma análise por
elementos finitos, e a correta aplicação das cagas na análise estrutural, marque a
alternativa INCORRETA:
A) É muito importante compreender a teoria e a base matemática do FEA para estar ciente
das suas limitações. É também muito importante testar e verificar qualquer modelo de
análise pelo FEA contra uma solução analítica de um problema-teste ou a partir de
dados experimentais, em vez de aceitar os resultados encontrados.
X B) Ao se aplicar os carregamentos, é extremamente importante o cuidado com as
unidades de medidas aplicadas. A maioria dos softwares comerciais possuem diversos
sistemas de unidades que pode ser aplicado, como o sistema internacional, sistema
inglês, dentre outras.
C) Para se ter a certeza de que uma malha foi suficientemente refinada, a maneira mais
usual é aplicar um teste de convergência. Este teste consiste em realizar refinamentos
nas regiões de concentrações de tensões até se obter resultados sucessivos com pouca
variação, indicando que os valores de tensão convergem para um valor real.
D) A análise por elementos finitos é uma ferramenta muito poderosa e muito utilizada na
engenharia. Ela permite a solução de problemas cuja geometria é muito complexa para
a análise de tensão e deformação na forma analítica. Contudo, como qualquer
ferramenta, ela exige alguma experiência para usá-la adequadamente, e, quando usada
erroneamente, os resultados podem ser desastrosos.
E) Nos problemas com solução analítica aplica-se a carga em um ponto. Porém isso não
pode ser realizado pelo FEA, uma vez que uma carga não pode ser aplicada
diretamente em um nó. Cargas reais são distribuídas em uma pequena porção finita do
componente. Se a carga pudesse ser aplicada em um único ponto a tensão local seria
infinita. Portanto, os softwares não permitem a aplicação de carregamento concentrado.
Questão
002 Qual das opções a seguir descreve corretamente uma vantagem da adoção do Método
dos Elementos Finitos na análise e projeto de estruturas?
A) Garante a total eliminação de problemas estruturais e falhas de projeto.
B) Elimina a necessidade de testes físicos em protótipos, economizando tempo e recursos.
X C) Proporciona uma análise exata e precisa do comportamento estrutural em todas as
condições de carga.
D) Permite a realização de experimentos físicos em situações extremas e de alto risco.
E) Permite a redução de custos de materiais utilizados na construção de estruturas
complexas.
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Questão
003 A análise por elementos finitos (FEA) desempenha um papel fundamental na
engenharia atualmente, sendo uma ferramenta indispensável para a concepção,
simulação e otimização de uma ampla gama de produtos e sistemas. Ela permite aos
engenheiros modelar virtualmente a resposta de estruturas complexas, componentes
mecânicos e sistemas diversos sob uma variedade de condições de carga e ambientes,
economizando tempo e recursos significativos em testes físicos. Além disso, a FEA
possibilita a identificação precoce de falhas e aprimora a eficiência do projeto,
resultando em produtos mais seguros, duráveis e eficazes. Com o avanço constante da
tecnologia e a crescente demanda por inovação na engenharia, a análise por elementos
finitos continua a desempenhar um papel vital na busca por soluções cada vez mais
sofisticadas e eficazes. A respeito da análise por elementos finitos, assinale a
alternativa CORRETA.
A) Elementos de linha são adequados para modelar estruturas como membros de treliças
e vigas com área de seção transversal variável, e podem ter 1, 2 ou 3 GDL (graus de
liberdade) em cada nó.
X B) A abordagem utilizada pela maioria dos softwares comerciais é o Método da Rigidez
Direta (MRD), que utiliza a rigidez do elemento para calcular os deslocamentos nodais e
as forças internas resultantes de um conjunto de cargas externas aplicadas e das
condições de contorno.
C) Os elementos mais simples na análise estrutural, podem ser apenas de uma ou duas
dimensões (1D e 2D). Também podem ser de diferentes ordens.
D) Quanto maior a ordem da função utilizada para interpolar o deslocamento no interior do
elemento, menor o tempo de processamento computacional, e menor precisão dos
resultados.
E) Elementos de geometria mais complexas como triângulos, quadriláteros, tetraedros,
cubos, possuem menor número de Graus de liberdade
Questão
004 O FEA tornou-se relativamente fácil de usar, devido à disponibilidade de softwares
comerciais de análise, muitos dos quais têm interface com diversos softwares de
modelagem de desenho (CAD). Os engenheiros que ingressarem no mercado de
trabalho do século XXI terão maior probabilidade de encontrar modeladores sólidos
(CAD) e a análise pelo FEA sendo utilizados nas suas empresas para o projeto de
produtos e máquinas. A utilização de softwares comerciais torna muito fácil obter
resultados de análises pelo FEA, mas se o usuário não compreender direito como
utilizar esta ferramenta de forma adequada, os resultados podem conter erros
grosseiros. É bastante recomendado que os estudantes de projetos de máquinas e
estruturas façam um curso sobre a teoria e a aplicação do FEA. Com relação ao FEA.
Todas as alternativas abaixo estão corretas, EXCETO:
A) O aumento no número de Malhas não interfere no tempo de processamento do
computador.
X B) Na análise estrutural, para regiões da peça/máquina/estrutura que contém
concentração de tensões, como por exemplo pontos de mudanças abruptas de
geometria, ou ponto de aplicação de carga, pode ser necessário realizar o aumento do
número de malhas para assegurar maio precisão dos resultados.
C) A FEA pode ser realizada por meio de softwares comerciais como o SolidWorks, Ansys,
SolidEdge, dentre outros.
D) O FEA fornece informações sobre tensões, deformações, deflexão, frequências naturais
e modos de vibração, impacto e vibrações estruturais transientes (repentinas e não
periódicas) ou em regime permanente (amplitudes constantes).
E) Na análise estrutural, para regiões da peça/máquina/estrutura de geometria constantes
pode-se aplicar menor número de malhas para ganho de produtividade com a
diminuição do tempo de processamento.
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Questão
005 O objetivo do método dos elementos finitos é dividir o domínio do problema em uma
série de elementos finitos menores, nos quais as equações governantes são
aproximadas por funções matemáticas. Em relação a esse método, qual das seguintes
afirmações é?
A) É aplicado apenas em problemas com soluções analíticas impossíveis de serem obtidas.
B) É uma ferramenta poderosa para análise numérica de problemas de engenharia com
geometrias complexas e comportamento não linear.
X C) É uma técnica exclusiva para análise analítica de estruturas.
D) É restrito apenas à otimização de projetos, não sendo útil em simulações virtuais.
E) É utilizado apenas em problemas com geometrias simples e comportamento linear.
Questão
006 O Método dos Elementos Finitos é uma técnica numérica amplamente utilizada para
analisar o comportamento de estruturas e sistemas complexos. A respeito da análise
por elementos finitos, marque a alternativa INCORRETA.
A) O método por elementos finitos ainda é amplamente utilizado na engenharia civil,
mecânica, aeroespacial e outras áreas para projetar e analisar estruturas, componentes
e sistemas, e o seu manuseio não exige muito conhecimento técnico acerca das
ciências básicas de engenharia como a resistência dos materiais, uma vez que as
soluções são obtidas numericamente e não analiticamente.
X B) O método por elementos finitos fornece uma abordagem eficiente e precisa para
modelar o comportamento de estruturas complexas, permitindo a otimização de
projetos, a previsão de respostas estruturais e a avaliação de seu desempenho sob
diferentes condições de carga e ambiente.C) Trata-se de uma abordagem que divide o domínio da estrutura em pequenos elementos
finitos, nos quais as equações diferenciais que descrevem o comportamento da
estrutura são aproximadas por equações algébricas.
D) A ideia fundamental do Método dos Elementos Finitos é discretizar a estrutura em
elementos finitos, que podem ser pontos, linhas, superfícies ou volumes, dependendo
da dimensão do problema. Cada elemento finito é definido por nós ou pontos de
controle, onde são atribuídas incógnitas, como deslocamentos, tensões ou
temperaturas.
E) Esse sistema é resolvido numericamente para obter as soluções aproximadas das
incógnitas em cada nó da malha.
Questão
007 Aplicar o Método dos Elementos Finitos envolve uma série de etapas que podem variar
dependendo do software específico utilizado e da natureza do problema em análise.
Qual das seguintes afirmações é verdadeira sobre o uso de softwares especializados
para análise por elementos finitos?
A) O uso de softwares especializados não requer conhecimento dos princípios e conceitos
do Método dos Elementos Finitos para obter resultados corretos.
X B) Os softwares de análise por elementos finitos automatizam tarefas tediosas e
propensas a erros, facilitando a modelagem de geometrias complexas.
C) Os softwares de análise por elementos finitos não oferecem vantagens em relação aos
cálculos manuais utilizando planilhas ou linguagens de programação.
D) A utilização de softwares especializados não é recomendada para problemas de grande
escala devido à baixa eficiência computacional.
E) Os softwares de análise por elementos finitos são restritos apenas a análises lineares,
não suportando problemas não lineares.
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Questão
008 Com relação aos tipos de elementos e ao refinamento de malha, todas as alternativas
estão corretas, EXCETO:
A) Refinamento h-adaptativo: A ordem do elemento é fixada no valor máximo para
polinômios de 2° ordem. Para isso, aumenta-se a quantidade de elementos e diminui o
seu tamanho.
B) Como a deformação é definida como a derivada do alongamento ao longo do elemento,
então como o elemento é linear (1° ordem), a deformação será constante no elemento,
logo, como as tensões são calculadas a partir das deformações e das propriedades do
material, essa também será constante.
X C) Refinamento p-adaptativo: A ordem do elemento pode ser até 9 ou mais. Neste caso,
aumenta-se o tamanho dos elementos e diminui a sua quantidade. Estes podem se
adaptar melhor em peças de geometrias complexas, devido a maior ordem da função
polinomial de interpolação do elemento.
D) Triângulos quadráticos, tetraedros e hexaedros têm funções de deslocamento
parabólicas (2° graus) logo a distribuição de deformação e tensão será linear no
elemento, permitindo melhores estimativas.
E) De acordo com especialistas, melhores estimativas de tensão se dão na utilização de
triângulos de três nós ou um tetraedro de 6 nós.