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Um relatório acadêmico sobre simulação de treliça
Tipologia: Esquemas
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Não perca as partes importantes!
Relatório do Curso de Engenharia Mecânica, relacionado ao estudo de Métodos Numéricos Aplicados na prática. Orientador: Prof. Dr. Flávio Nunes. SÃO LUÍS 2023
Os elementos de treliça são compostos pela junção de uma série de elementos unidos por nós, que são pontos aonde três ou mais elementos de treliça se encontram e são fixados, esse tipo de conexão é importante, pois se cria um sistema de força na qual as cargas são distribuídas através da treliça. São de grande utilização em estruturas onde elas sofrem forças tanto de tração quanto compressão dependendo da estrutura. São utilizados frequentemente em pontes, torres de energia e telecomunicações, devido à sua alta resistência, leveza, durabilidade e facilidade de montagem.
2. OBJETIVO Utilizar o método dos elementos finitos para a resolução do projeto da viga. Aplicar conhecimentos adquiridos em sala de aula a respeito da solução do problema. Realizar uma comparação da simulação feita em uma ferramenta computacional e em um software de cálculo numérico. Utilizar a ferramenta computacional ANSYS para obter resultados de deslocamento e tensões. 3. METODOLOGIA O método analítico é frequentemente utilizado em conjunto com softwares de modelagem e simulação computacional para obter resultados precisos e confiáveis em relação ao comportamento estrutural de uma determinada construção ou sistema. Ele é amplamente utilizado em projetos de engenharia, onde a precisão e a confiabilidade dos resultados são de extrema importância para garantir a segurança e o desempenho da estrutura em questão. O método dos elementos finitos (MEF) é baseado na subdivisão de um problema em um número finito de elementos menores, que são interconectados por nós (também chamados de pontos nodais). Cada elemento é descrito por um conjunto de equações que descrevem seu comportamento físico. Essas equações são então combinadas para formar um sistema de equações que descreve o comportamento do sistema como um todo.
Figura 1 - Etapas para aplicação do método dos elementos finitos Fonte: Adaptado de Alves Filho (2005). Para o estudo desse trabalho, o problema escolhido foi o que está na figura 2, sendo representada por um diagrama de corpo livre da treliça. Figura 2 - Exemplo de treliça utilizada na resolução do problema Fonte: Exemplo 4.1 - Unidade IV: Análise de Estruturas - Treliças - Mecânica Estática A treliça escolhida é composta por sete elementos, sofrendo a aplicação de duas forças e duas restrições de fixação. Com isso, esse problema será resolvido de duas
Na figura 5, foi realizado a aplicação das condições de contorno e das forças que foram estabelecidas no início do problema. Figura 5 - Condições de contorno e forças aplicadas Fonte: Autor
4. RESULTADOS Após a realização de solução do problema, temos os seguintes resultados, podendo observar na parte do MEF. Figura 6 - Resultado da simulação pelo MEF Fonte: Autor Observando na figura 6, nota-se que a treliça se moveu para baixa nas partes em que a força foi aplicada, no lado contrário que a treliça está fixada. Com isso, a seguir, temos o resultado achado pelo código disponibilizado pelo professor.
Figura 7 - Deformação da treliça encontrada pelo MATLAB Fonte: Autor Após a resolução do problema da treliça realizada no ANSYS e no MATLAB , podemos observar nas figuras 7 e 8 que ambos tiveram uma pequena diferença nos resultados. Figura 8 - Deformação da treliça no eixo x Fonte: Autor
MATLAB M. The language of technical computing. The MathWorks, Inc, 2012. Disponível em: http://www mathworks.com. ANSYS Inc. Ansys Workbench, Version Student 2023 R1 Canonsburg: Ansys Inc.,
Figura 9 - Código do MATLAB , entrada de dados para o cálculo Fonte: Autor Figura 10 - Matriz da deformação no eixo x Fonte: Autor