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Estudo e desenvolvimento de código computacional para análise de chapas utilizando elementos finitos CST
Última alteração: 2018-11-28
Resumo
O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um código computacional, em linguagem de programação Python, a partir da formulação do Método dos Elementos Finitos (MEF) para elementos CST. Logo, o programa pretende realizar uma análise elástica linear estática do comportamento estrutural de chapas de diversas geometrias e vinculações, solicitadas por esforços em seu plano médio. Utilizando coordenadas homogêneas adimensionais e admitindo-se funções interpoladoras lineares para deslocamentos, determinou-se a matriz de rigidez do elemento a partir do Princípio dos Trabalhos Virtuais (PTV) aplicado a corpos deformáveis. Diante disso, a estrutura é discretizada em um número finito de elementos triangulares compostos por três nós, contendo em cada nó dois graus de liberdade, sendo uma translação em x e outra em y. A partir das matrizes elementares, compõe-se a matriz de rigidez global da estrutura, aplicam-se as condições de contorno, e através da resolução de sistemas lineares, determinam-se deslocamentos, deformações, tensões e entre outras respostas. Finalmente, apresenta-se um exemplo com o intuito de avaliar a convergência dos resultados calculados pelo programa de acordo com o refinamento da malha, comparando-se com a solução analítica do problema. Conclui-se que o elemento CST é capaz de produzir soluções precisas a partir da utilização de malhas refinadas.
Palavras-chave
Método dos elementos finitos. Chapas. Elemento CST. Análise elástica linear.