Para diferentes tipos de produtos os critérios de validação são diferentes. Usando ferramentas de simulação virtual como análise de elementos finitos, temos acesso a diferentes resultados para avaliação dos projetos, desde tensões como: tensões principais, normais, cisalhamento e Von Mises, até resultados de deformações e deslocamentos.
Desta forma, tão importante quanto efetuar uma simulação consistente, é usar os resultados corretos para análise do problema em questão. Quando analisamos materiais dúcteis, o critério de avaliação pode ser a própria Tensão de Von Mises, porém para materiais frágeis, muitas vezes o melhor critério de falha é Tresca, por exemplo.
Existem, porém, produtos como vaso de pressão que possuem normas que devem ser atendidas para validação dos produtos. Nesse tipo de produto específico a “famosa” tensão de membrana é um parâmetro fundamental para validação. A tensão de membrana é a componente da tensão normal que possui o mesmo valor da espessura da seção considerada.
Quando realizamos análises de elementos finitos usando elementos de casca (2D) temos acesso direto as tensões de curvatura e membrana, trazendo respostas claras e diretas para o engenheiro avaliar o vaso de pressão e tomar as decisões sobre sua aprovação. Porém no caso do uso de elementos sólidos (3D), as tensões de membrana, em geral, não são obtidas automaticamente. Mas não se preocupe, com o SOLIDWORKS Simulation e SIMULIA Abaqus, temos recursos para obtenção destes resultados, a conhecida Linearização de tensões que é, nada mais do que obter tensões de membrana para estudos que utilizam elementos sólidos.
Elementos sólidos versus Elementos de casca
Mas então surge o questionamento, por que eu vou usar elementos sólidos se eu posso usar elementos de casca e obter os resultados diretamente? Podemos ter diferentes respostas para essa pergunta e cada caso requer uma análise individual. Porém, de forma geral, sabemos que usar elementos sólidos é sempre a melhor opção, visto que usar elementos de casca é uma simplificação, já que a espessura se torna uma propriedade do elemento. Ou seja, o uso de elementos de casca proporciona um desempenho computacional muitas vezes superior quando comparado a elementos sólidos e, em muitos casos, é a única forma de tornar um estudo viável de ser analisado.
Voltando ao vaso de pressão, dependendo da sua geometria, usar elementos de casca pode ser a melhor opção, porém em outros casos podemos usar elementos sólidos. Quando optarmos por elementos sólidos é importante sabermos realizar a linearização da tensão afim de termos as informações pertinentes e requeridas para análise do produto e podermos, com segurança, validarmos.
Depois de sabermos mais sobre esse assunto tão importante, veja no vídeo abaixo como é simples efetuar a linearização de tensões usando o SIMULIA Abaqus em um estudo com elementos sólidos e obter as tensões de membrana e outras usadas na validação de vasos de pressão. Note ainda que o estudo mostra uma análise com simplificação 2D no Abaqus, outro recurso interessantíssimo que pode ser usado a fim de otimizar o desempenho de estudos de peças simétricas e axissimétrica.
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