Uma metodologia para comparação entre modelos de elementos finitos com aplicação na simulação dinâmica de implementos rodoviários

A methodology for finite element models comparison with application in the dynamic simulation of semi trailers

MARQUES, Julian Marcell Enzveiler; MARCZAK, Rogério José

Artigo:

Modelos numéricos distintos para um mesmo problema são empregados na indústria por variadas razões. Isto é, é comum se empregar um modelo de elementos finitos (EF) de placa ou sólido para realizar análise de tensões e um modelo de vigas para as simulações dinâmicas. Assim, é de interesse tecnológico e industrial que se empregue um mesmo modelo numérico. Com esse intuito, o presente trabalho propõe uma metodologia capaz de comparar diferentes modelos de EF de um mesmo equipamento, visando a seleção de um único para todas as análises. A metodologia leva em conta os diferentes elementos finitos empregados, as simplificações inerentes aos modelos estruturais usados, e potenciais restrições cinemáticas aplicadas ao modelo. A comparação é feita através de ferramentas comerciais que executam as análises modal e harmônica, mapeando as diferentes malhas a um esqueleto nodal e os resultados comparados para índice MAC e erro nas frequências naturais. Assim, o analista pode selecionar malhas com quantidade viável de graus de liberdade, sem comprometer significativamente os resultados, e tornar possível simulações dinâmicas transientes que seriam impraticáveis com modelos muito detalhados.

Modelos numéricos distintos para um mesmo problema são empregados na indústria por variadas razões. Isto é, é comum se empregar um modelo de elementos finitos (EF) de placa ou sólido para realizar análise de tensões e um modelo de vigas para as simulações dinâmicas. Assim, é de interesse tecnológico e industrial que se empregue um mesmo modelo numérico. Com esse intuito, o presente trabalho propõe uma metodologia capaz de comparar diferentes modelos de EF de um mesmo equipamento, visando a seleção de um único para todas as análises. A metodologia leva em conta os diferentes elementos finitos empregados, as simplificações inerentes aos modelos estruturais usados, e potenciais restrições cinemáticas aplicadas ao modelo. A comparação é feita através de ferramentas comerciais que executam as análises modal e harmônica, mapeando as diferentes malhas a um esqueleto nodal e os resultados comparados para índice MAC e erro nas frequências naturais. Assim, o analista pode selecionar malhas com quantidade viável de graus de liberdade, sem comprometer significativamente os resultados, e tornar possível simulações dinâmicas transientes que seriam impraticáveis com modelos muito detalhados.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/engpro-simea2016-PAP32

Referências bibliográficas

• [1] RANDALL, J. Allemang. The Modal Assurance Criterion – Twenty Years of Use and Abuse. Ohio: University of Cincinnati, 2003.
• [2] ANSYS, Inc. Ansys Mechanical APDL Theory Reference. Canonsburg: SAS IP, Inc., 2015.
• [3] GILLESPIE, T. D. Fundamentals of Vehicle Dynamics. Warrendale: SAE, 1992.
• [4] VARGAS, V. A. Efeitos da Flexibilidade Estrutural em Simulações de Dinâmica Lateral de Veículo de Transporte de Carga. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2011.
• [5] BATHE, K. J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice-Hall, 1996.

Como citar:

MARQUES, Julian Marcell Enzveiler; MARCZAK, Rogério José; "Uma metodologia para comparação entre modelos de elementos finitos com aplicação na simulação dinâmica de implementos rodoviários", p-212-231. In: Anais do XXIV Simpósio Internacional de Engenharia Automotica - SIMEA 2016 [=Blucher Engineering Proceedings].. São Paulo: Blucher, 2016.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/engpro-simea2016-PAP32