Elementos Sólidos e Elementos de Viga na validação de projetos estruturais

Entenda as principais características e benefícios de usarmos elementos sólidos ou elementos de viga na etapa de validação de projetos.
Artigo criado por: Mechworks

Embora o SOLIDWORKS Simulation automaticamente trate como vigas todos os corpos criados com o recurso componente estrutural no seu modelo, isso não significa que você tenha que aceitar ‘cegamente’ esta configuração padrão. Usar elementos de vigas para representar uma geometria sólida impacta diretamente na representação da estrutura, na geração da malha e nos resultados. Esses impactos assumem muitos aspectos positivos, mas trazem consigo algumas limitações que precisam ser entendidas ao se determinar que tipo de elemento utilizar. 

Aliás, quando um sólido é tratado como uma viga, a geometria real do modelo é completamente substituída por elementos chamados ‘elementos 1D’ que inicialmente são uma reta. É justamente por isso que você, por exemplo, não consegue usar a ferramenta ‘Sonda’ para verificar a distribuição de tensão nas mesas da viga quando você faz uma análise usando elementos de viga. Porque na realidade, para o Simulation, elas não existem, foram substituídas por uma linha no eixo central da viga.

Então como o Simulation entende as informações relacionadas ao perfil da viga que estamos analisando? Quando usamos elementos de viga, cada seção transversal é representada por um único ponto na reta. Daí a seção transversal com todas as suas propriedades mecânicas são incluídas na análise. Assim como acontece em elementos de casca, em que a espessura se torna uma propriedade do elemento, em elementos de viga, é a seção transversal que se torna uma propriedade do elemento.

Comparamos aqui apenas alguns aspectos que ressaltam a diferença entre usarmos elementos sólidos e de vigas.

Elementos Sólidos Elementos de Viga
Impacto no desempenho computacional Otimiza o desempenho computacional
Resultados em todas as localização do corpo Resultados obtidos na linha neutra da viga
Diagnóstico de ponto de tensão acessível Diagnóstico de ponto de tensão inacessível
Tensão de von Mises disponível Tensão de von Mises indisponível
Variações locais na seção transversal são possíveis Algumas variações locais na seção transversal não são possíveis

Então, qual o maior benefício de usarmos elementos de viga na etapa de validação de projetos? O desempenho computacional é extremamente otimizado! Quando falamos em desempenho computacional, levamos em consideração a razão precisão vs. tempo de análise. Assim, com um tempo de análise muito pequeno conseguimos resultados precisos.

Isso porque, usando elementos sólidos em nossa análise, precisaríamos de um número muito grande de elementos para mapear um só componente estrutural. Agora, ao usarmos elementos de viga, pouco elementos são necessários para mapear o componente visto que a seção transversal não precisa ser mapeada, apenas suas propriedades são importantes e deverão ser levadas em consideração na etapa de análise.

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