O que fazer quando encontrar singularidades de tensão

Você já se deparou com uma tensão muito alta em determinados pontos da simulação? Você pode ter encontrando um concentrador de tensão ou singularidade, saiba identificar a diferença nesse post.
Artigo criado por: Pedro Doyle

A singularidade, é um fenômeno encontrado apenas no ambiente de simulação FEA, causados na discretização do modelo. Podem ser causados por descontinuidade no modelo, aplicação de carga em arestas e faces divididas, quando existem descontinuidade como ângulos agudos os elementos na aresta de transição entre as faces são criados com uma área muito pequena. Com isso temos uma tensão tendendo ao infinito (σ = P/A e A=0 → σ=∞). Mas em alguns casos para o carregamento em arestas podemos utilizar o princípio de Saint Venant, que afirma que as tensões em um limite razoavelmente distante de uma carga aplicada não são alteradas significativamente se essa carga for alterada para uma carga estaticamente equivalente. A distribuição de tensão e distorção é alterada somente próxima das regiões de aplicação da carga.

Agora que já sabemos como são criadas as singularidades, como identificar uma singularidade em seus resultados?

Iremos utilizar o modelo abaixo para exemplo:

Um recurso bem interessante para identificar a existência de singularidades ou concentradores de tensão em seu estudo é o comando Diagnóstico de ponto de tensão. O recurso irá verificar se existem grandes alterações de tensões na vizinhança de um elemento de malha.

Ao executar o diagnóstico de ponto de tensão, podemos verificar que foram encontrados concentradores de tensão ou singularidade.

Como pode ser visto na imagem abaixo, foram encontrados pontos de tensão. As tensões nesses elementos estão variando de 7,8Mpa a 54,4Mpa.

Após essa confirmação, é preciso executar um novo diagnóstico, onde as malhas identificadas com grandes variações serão refinadas e os resultados comparados em cada etapa para verificar caso o resultado. Caso seja detectado singularidade no estudo, será exibida essa mensagem:

Como pode ser visto a tensão inicial era de 50,5Mpa e com o refinamento local, a tensão disparou para 70Mpa.

Foram encontradas singularidades no modelo, o que fazer?

Nesse caso a recomendação é adicionar filetes de adoçamento nas áreas agudas, os filetes auxiliam a distribuição da tensão pois possuem uma área mais ampla.

Após adicionar o filete, executamos novamente o estudo e nenhum ponto de tensão foi detectado.

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