Análise por Elementos Finitos

Em sua definição mais geral o Método de Elementos Finitos (MEF) consiste de uma técnica numérica para solução de equações diferenciais. No entanto, o método originou-se na década de 1970 motivado pela necessidade de engenheiros estruturais obterem soluções precisas para problemas práticos onde soluções analíticas não existem ou cujas aplicações são extremamente limitadas e tediosas.

Basicamente o MEF subdivide uma estrutura ou domínio de interesse em pequenos pedaços (elementos). A solução no interior de cada um desses elementos é então descrita em termos de um conjunto simples de funções de interpolação e graus de liberdade definidos em pontos específicos denominados nós. Essa estratégia de solução leva a um sistema de equações algébricas, lineares ou não-lineares, cuja solução depende inteiramente de procedimentos numéricos (computadores). Portanto, a utilização em larga escala do MEF teve de esperar pelo desenvolvimento de computadores digitais com boa capacidade de processamento.

Atualmente o MEF encontra aplicações em vários ramos da engenharia e ciências exatas. No cálculo estrutural são muitos os tipos de análises que podem ser feitas: linear estática, termoelástica, análise modal, flambagem, pré-carga, análise dinâmica e não-linear tanto geométrica quanto de material (plasticidade, creeping, viscoplasticidade etc.).

Compósitos Avançados

No sentido mais amplo, podemos definir material compósito como um produto onde dois ou mais elementos são combinados em uma estrutura para obter vantagens e melhorias que nenhum dos componentes poderia fornecer isoladamente.

Na área dos plásticos o material compósito se caracteriza como uma resina polimérica reforçada por fibras. A lista de resinas é muito ampla. Podemos destacar resinas poliéster, ester-vinílica, fenólica, epóxi, bismaleimida e polimida. Quanto às fibras, as mais comumente usadas são: fibra de vidro, de carbono e aramídica (Kevlar®).

Uma peça em material compósito é basicamente a combinacão de resina e fibra sobre a superfície de um molde, que define a sua forma, onde a resina sofre o processo de poimerização ou cura. A combinação de resina e fibra pode ser desde a impregnação com um pincel até o uso de fibras previamente impregnadas de resina ("prepreg"). Neste caso normalmente a peça é aquecida para cura da resina numa autoclave, onde é submetida também a pressão de compactação.

Pode-se ainda, dependendo da aplicação, incorporar um núcleo de baixa densidade (espuma rígida ou colméia) com a finalidade de aumentar a rigidez sem penalizar o peso.