Análise Estrutural com ANSYS Workbench 2015
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Análise Estrutural com ANSYS Workbench 2015


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no 
processo produtivo, aumento na produção e na demanda, mas o custo de 
desenvolvimento tem aumentado significativamente, limitando o crescimento no 
futuro próximo. 
 
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Número de transistores 
dobrando a cada 18 meses 
Número de transistores 
dobrando a cada 24 meses 
 
Domingos F. O. Azevedo 
 
 
 
(3) 
 
 
 
 
 
Figura 3: Evolução anual da velocidade de processamento na última década do 
século XX. 
No método de elementos finitos, toda estrutura é subdividida em partes 
denominadas elementos que são interligados por nós. A posição de cada um dos 
nós de um elemento e os graus de liberdade que este terá para movimentação é 
extremamente relevante para os cálculos realizados pelo software e quanto mais 
nós existirem, maior será a quantidade de cálculos a serem realizados. 
E a quantidade de nós depende diretamente da complexidade da estrutura e 
pode ser de apenas algumas dezenas até algumas dezenas de milhares de nós ou 
mais. Portanto, quanto mais complexa a estrutura, maior a quantidade de dados a 
serem processada pelo computador e mais demorada é a obtenção de resultados. 
A utilização do método de elementos finitos se faz através de softwares que 
exigem muito do hardware do computador, seja em processamento de dados, seja 
em armazenamento de informações, quanto em processamento de imagens. Esta 
dependência que os softwares de MEF (Método de Elementos Finitos) têm da 
configuração física dos computadores e do alto custo dos computadores retardou 
sua utilização mais intensa para segunda metade do século XX. 
Ao longo da segunda metade do século XX os computadores se 
desenvolveram bastante e seus preços reduziram, possibilitando que a utilização do 
método se tornasse viável com a fundação de empresas especializadas que 
desenvolveram softwares de MEF. 
Em 1963, a empresa MSC (MacNeal \u2013 Schelender Company) é fundada e 
utilizando o software SADSAM (análise estrutural por simulação digital de métodos 
analógicos), que foi desenvolvido especificamente para a indústria aeroespacial e 
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Análise Estrutural com ANSYS Workbench V15 
em 1965, a MSC foi envolvida fortemente com a NASA (National Aeronautics and 
Space Administration) desenvolvendo o software NASTRAN. A MSC é a 
desenvolvedora do software Adams de simulação estática e dinâmica. 
Em 1970, é fundada a ANSYS (Analysis Systems Incorporated) para 
desenvolvimento de softwares para uso de MEF em análise estrutural, sendo uma 
das maiores empresas do ramo. 
Fundada em 1975, a Computers and Structures, Inc. (CSI) desenvolveu 
diversos softwares para análises estruturais, inclusive o SAP2000 software muito 
utilizado na engenharia civil. 
Em 1978, a HKS Inc. desenvolve o programa Abaqus para análise estrutural e 
em 2005 é adquirida pela Dassault Systemes, empresa desenvolvedora dos 
softwares de desenho Catia para aeronáutica e Solid Works para desenhos em 
geral. 
Atualmente grande quantidade de empresas desenvolvem softwares que 
utilizam o método. 
A análise por elementos finitos que, originalmente foi desenvolvida para 
sólidos, atualmente é utilizada também na mecânica dos fluídos, transferência de 
calor, magnetismo, acústica, etc. 
Existem softwares especializados em um tipo especifico de tarefa ou análise, 
e softwares multi-físicos que permitem combinar análises de tipos diferentes, por 
exemplo, análise de tensões e de transferência de calor ou análise magnética e de 
transferência de calor, entre diversos outros tipos de combinações. 
As principais vantagens do método dos elementos finitos sobre o cálculo pelo 
método analítico são as seguintes: 
\uf0d8 Componentes com geometria complexa podem ser analisados, 
independente de sua complexidade, diferente do que ocorre com o 
cálculo analítico que é limitado a resolução apenas de geometrias 
simples. 
\uf0d8 Componentes de diferentes formas e tamanhos podem ser associados 
formando uma geometria complexa e serem analisados considerando-se 
também o comportamento pelo contato entre os componentes. 
\uf0d8 Possibilidade de análise de componentes sobrepostos que possuam 
propriedades físicas diferentes. 
 
Domingos F. O. Azevedo 
\uf0d8 Diminuição dos custos associados aos protótipos 
\uf0d8 O método pode ser todo formulado matricialmente, facilitando sua 
implementação computacional. 
\uf0d8 Na maioria dos casos com o auxílio dos softwares de CAE os resultados 
são obtidos rapidamente e com boa aproximação do método analítico. 
\uf0d8 Podem-se criar vários modelos de análise cada um destes com uma 
condição em especial, permitindo assim uma verificação mais ampla das 
condições de funcionamento de um componente ou conjunto de 
componentes. Facilidade na montagem de vários cenários possíveis. 
\uf0d8 Permite a simulação de modelos onde a utilização de protótipos não é 
adequada. Ex.: implantes cirúrgicos. 
\uf0d8 Podem-se aprimorar as formas geométricas de componentes e assim 
reduzir quantidade de material e peso, reduzindo assim, o custo final de 
um conjunto sem detrimento do desempenho. 
\uf0d8 Em casos mais críticos, quando um componente é submetido á cargas 
cíclicas que podem causar sua fadiga, pode-se prever a vida útil pela 
quantidade de ciclos calculada pelo software. 
\uf0d8 Facilidade de integração com ferramentas de CADD (associatividade, 
interoperabilidade e parametrização) e consequentemente melhoria do 
desenho. 
\uf0d8 Os novos softwares são multi-físicos e permitem realizar análises 
acopladas onde um mesmo modelo é submetido a diversas condições em 
que estará quando em uso, por exemplo: estrutural, térmicas, acústicas, 
dinâmica de fluídos, etc. 
 
Análise Estrutural com ANSYS Workbench V15 
A ANÁLISE ESTRUTURAL 
A análise estrutural é provavelmente a mais comum das 
aplicações do método de elementos finitos. O termo estrutural (ou 
estrutura) implica não só estruturas de engenharia civil como pontes 
e prédios, mas também naval, aeronáutica, estruturas mecânicas, 
cascos de navios, corpos de aeronaves, casas de máquinas, bem 
como componentes mecânicos como pistões, peças de máquinas e 
ferramentas. Tradução do autor, (7). 
Existem vários tipos de análises estruturais, entre estes os mais comuns são: 
análise estática, modal, harmônica, dinâmica transiente, etc. O presente trabalho se 
restringirá á aplicação do MEF em análise estrutural estática. 
A análise estrutural estática calcula os efeitos de condições de carregamento 
estático na estrutura, ignorando efeitos de inércia e amortecimento, tais como 
aquelas causadas por cargas que variam em função do tempo. A análise estática 
pode, entretanto, incluir cargas de inércia estática, como a aceleração gravitacional 
ou a velocidade rotacional. 
A análise estática pode ser usada para determinar os deslocamentos, 
tensões, deformações específicas e forças nas estruturas ou componentes 
causadas por cargas que não induzem significantes efeitos de inércia ou 
amortecimento. Assume-se que os carregamentos estáticos e respostas são 
aplicados lentamente em relação ao tempo. Os tipos de carregamentos que podem 
ser aplicados em análise estática incluem: 
\uf0d8 Forças e pressões aplicadas externamente; 
\uf0d8 Forças inerciais estáticas (como gravidade ou velocidade rotacional); 
\uf0d8 Imposição de deslocamentos diferentes de zero; 
A análise estática pode ser linear ou não linear. Todos os tipos de não 
linearidades são permitidos, por exemplo, grandes deformações, plasticidade, 
tensão de rigidez, elementos hiper-elásticos e
Adriano
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