O que é análise de elementos finitos?

A análise de elementos finitos, ou FEA, é uma ferramenta baseada em computador para aproximar a solução para um problema insolúvel. É comumente empregado em engenharia estrutural, embora também seja usado em outros problemas, como mecânica de fluidos e fluxo de calor. A maioria dos problemas matemáticos para aplicações práticas são, de fato, complicadas demais para serem resolvidas analiticamente, embora, na maioria dos casos, elas não exijam soluções perfeitas. A análise de elementos finitos é um número numérico - em oposição a uma técnica analítica - para obter soluções aceitáveis ​​precisas; Funciona dividindo um problema complicado em muitos mais simples.

Os métodos analíticos envolvem a solução de um problema matemático para fornecer uma solução perfeita e contínua. Em outras palavras, a solução é uma função em termos de alguma variável, em vez de uma aproximação numérica. Não há grau de estimativa ou erro nas soluções analíticas para uma determinada equação. Geralmente, não há soluções analíticas conhecidas para formulações tModelo de chapéu problemas do mundo real, no entanto. Estes requerem métodos numéricos, dos quais a análise de elementos finitos é um exemplo, para obter uma solução aproximada.

Análise de elementos finitos depende da divulgação de um problema complicado em um grande número de problemas menos complexos. Quando a solução para um problema exibe comportamento muito complicado, às vezes é aceitável aplicar simplificações. Muitas vezes, porém, uma ampla simplificação introduz muito erro para ser útil. É quando interromper o problema em muitos problemas separados pode ajudar. As soluções simplificadas para cada elemento de um problema podem ser integradas juntas para fornecer uma solução geral altamente precisa.

Na análise de elementos finitos, o domínio de um problema é dividido em muitas zonas menores chamadas elementos. O corpo coletivo de elementos é chamado de malha. O processo de integração ou resumo, muitos elementos diferentesfunciona por causa da maneira como os elementos interagem em seus limites. Quando as interações de limite dos elementos são entendidas, um computador pode estender a solução aproximada de um elemento para o outro. No final, o computador terá "construído" uma solução aproximada muito próxima do comportamento do mundo real.

Um problema comumente resolvido com análise de elementos finitos é a distribuição de tensões dentro de uma peça sólida de metal. Quando o metal, ou qualquer material comparável, é submetido a forças, cada parte do objeto tem uma certa estresse. Mesmo que as forças aplicadas sejam conhecidas, os objetos de formato irregular são tipicamente complexos demais para saber a distribuição exata das tensões internas. Nesse ponto, a análise de elementos finitos pode ser usada para calcular uma solução aproximada - elemento por elemento - para esse problema. O software de visualização pode ser usado para colocar essa coleção de informações em uma imagem intuitiva e coerente.