Sistema Computacional Orientado a Objetos para Análises Acopladas Termo-Estruturais pelo Método dos Elementos Finitos

Guilherme Garcia Botelho¹; Roque Luiz da Silva Pitangueira¹; Flavio Torres da Fonseca¹

¹ Universidade Federal de Minas Gerais

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0868

Resumo

O presente trabalho se refere à inclusão de novas funcionalidades à ferramenta numérica livre INSANE - Interactive Structural Analysis Environment - para o tratamento do problema da transferência de calor (PTC) e de problemas termo-estruturais (PTE) da mecânica dos sólidos, ambos abordados segundo a metodologia de cálculo do Método dos Elementos Finitos (MEF). As novas funcionalidades possibilitam tanto o cálculo de campos de temperaturas em análises térmicas, como a inclusão do efeito da expansão/contração do material em análises da mecânica dos sólidos. A implementação do PTC no INSANE concentrou-se em caracterizar as variáveis envolvidas, realizar o cálculo da influência de cada subdomínio no comportamento global do modelo e definir as diretrizes para o equacionamento do problema físico. O acoplamento termo-estrutural foi abordado com a elaboração de métodos para o cálculo do carregamento nodal equivalente devido à variação de temperatura prescrita, e rotinas para o cálculo das tensões quando há a influência da variação de temperatura. Testes validaram a expansão do programa a partir da comparação das soluções numéricas com as soluções analíticas correspondentes, tanto para o PTC como para o PTE.

Palavras-chave: Análise Térmica; Método dos Elementos Finitos; Análise Termo-Estrutural; Métodos Computacionais