Glossário
As definições contidas nessa
página estão descritas de forma simplificada, sem o objetivo de fornecer uma explicação completa sobre o tema e se
referem em sua maioria a termos comumente utilizados em engenharia e mais
especificamente a análises com o método dos elementos finitos. Os termos em
inglês se encontram entre parênteses.
Recomendo utilizar a ferramenta de busca do navegador. (atalho = Control + F)
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- Análise
com elementos finitos (finite element analysis): Um método numérico de
aproximação, para cálculo do comportamento e desempenho de uma estrutura,
solucionado normalmente em computadores.
-
Análise
de fadiga (fatigue analysis): Análise específica para verificação de um
material sobre diferentes tipos de carga e seu desempenho em relação ao tempo.
- Análise
linear (linear analysis): Análise de elementos finitos em que os
deslocamentos de um corpo são diretamente proporcionais à carga aplicada.
- Análise
não linear (nonlinear analysis): Toda análise de elementos finitos em que
os deslocamentos de um corpo não sejam diretamente proporcionais as cargas
aplicadas.
- Anisotropia
(anisotropic material): propriedade de um material de se comportar de forma
diferente dependendo da orientação que a força é aplicada. Um bom exemplo são
os pinos de fibra de vidro.
- Arquivo IGES (IGES file): um arquivo de modelo geométrico 3D.
- Ansys: sofware de elementos finitos. Possue duas interfaces distintas mas que utilizam o mesmo solver. O Ansys Workbench e o Ansys APDL (ou clássico).
-
Autocad:
software tipo CAD para modelagem geométrica 2D.
- Axissimétrico (axisymmetric): Se a forma de um objeto pode ser definido pela rotação de uma seção do objeto ao redor de um eixo, este objeto é chamado de Axissimétrico. Veja simulação axissimétrica.
- Abaqus: software de elementos finitos
- CAD: computer aided design – desenho assistido por computador. Nome genérico dado a softwares de modelagem geométrica.
- Catia: software tipo CAD para modelagem geométrica.
- Chanfro (chamfer): Operação geométrica que corta o ângulo de um sólido.
- Coeficiente de atrito (friction coefficient): Uma grandeza adimensional que quantifica a oposição que duas superfícies apresentam entre si ao se deslizarem uma sobre a outra e é comumente representado pela letra grega μ. Pode ser dividido em estático, quando as duas superfícies estão em repouso ou dinâmico, quando as superfícies estão em movimento.
- Coeficiente de Poisson (Poisson ratio): Constante de um material que quantifica a capacidade do material se expandir ou contrair dependendo da carga a que é submetido.
- Compósito (composite material): São materiais que possuem dois ou mais componentes na sua constituição, com propriedades físicas e químicas distintas.
- Condições de contorno (boundary conditions): Condições ambientais definidas para um modelo de elementos finitos. Inclui forças aplicadas, temperatura e suportes.
- Convergência (convergence): Quando todos os requerimentos de convergência em uma solução são atendidos.
- Critério de convergência (convergence criterion): veja requerimentos de convergência.
- Critério de von Mises (von Mises yield criterion): Também chamado de tensões de von Mises ou tensõs equivalentes, é um critério indicado comumente para análise de materiais dúcteis.
- Defeaturing: processo de retirar detalhes de um modelo normalmente para simplificar a malha de elementos finitos.
- Deformação (engineering strain): Se refere a alteração volumétrica de um material de seu estado original.
- Deformação Plastica (plastic strain): Deformação permanente que ocorre a uma estrutura na sua fase plástica.
- Deformações principais (principal strain): Em qualquer ponto de um corpo existem três planos chamados planos principais. Se decompormos as deformações do ponto nesses planos principais obteremos as três deformações principais do ponto.
- Densidade da malha (mesh density): No método de elementos finitos se refere ao tamanho dos elementos em relação ao corpo analisado.
- Deslocamento (displacement): tipo de resultado em que o deslocamento de uma estrutura é representado.
- DICOM: Conjunto de normas e formato de arquivo para armazenamento de imagens médicas. É um dos mais populares para armazenamento de tomografias computadorizadas.
- Discretização adaptativa (adaptive meshing): Um software de elementos finitos interativamente realiza a análise de elementos finitos e refina a malha nas áreas em que a precisão é insuficiente até que se atinja um determinado nível de precisão.
- Distorção de elementos (element distortion): Numa simulação de elementos finitos, um elemento deve ter forma regular (triângulos isósceles para tetraedros e quadrados para hexaedros). Quanto mais irregular a sua forma, mais distorcido o elemento e isso pode levar a erros no resultado. Está diretamente associado com a qualidade da malha de elementos finitos.
- Ductilidade (ductility): É a capacidade de um material se deformar sob tensões de tração. Dizemos que o material é dúctil quando tem a capacidade de se deformar plasticamente sob tensões de tração, normalmente representado pela capacidade do material se alongar plasticamente.
- Elasticidade (elasticity): resposta de um material em que a deformação é completamente reversível. Normalmente é linear (quando representado num gráfico tensão x deformação). Um exemplo de elasticidade não linear são os materiais hiperelásticos.
- Elemento de alta ordem (high order element): Um elemento finito que consiste de polinômios de grau 2 ou maior. Na prática cada elemento possui mais nós que elementos de baixa ordem, mas esses nós adicionais possibilitam um melhor desempenho do elemento.
- Elemento finito (finite element): Entidade discreta que subdivide a geometria de uma estrutura para possibilitar uma análise pelo método dos elementos finitos. Cada elemento finito tem uma geometria específica. Exemplo: triângulos em simulações 2D e hexaedros em simulações 3D.
- Elemento hexaédrico (hexahedral element): um elemento 3D com seis faces e oito cantos, também chamado de elemento hex.
- Elemento tetraédrico (tetrahedral element): um elemento 3D com quatro faces e seis cantos. É recomendado para geometrias irregulares em que não se consiga construir uma malha a partir de elementos hexaédricos.
- Equação constitutiva (constitutive equation): em engenharia é uma regra que define o comportamento de um material, aproximando o desempenho real desse material a um estímulo externo. Como exemplo a criação de equações constitutivas para definir o comportamento de remodelação óssea em uma simulação.
- Fadiga (fatigue): Degradação estrutural e falha de um material devido a sua utilização sobre condições de carga ao longo do tempo.
- Força (force): Condição de contorno normalmente definido por uma carga em uma borda ou superfície de uma estrutura.
- Friabilidade
(brittleness): Dizemos que um material é friável quando este não é capaz de
se deformar plasticamente de forma significativa. Uma característica importante
dos materiais friáveis é que eles são muito menos resistentes a tensões de
tração do que de compressão.
- Geração automática da malha (automatic mesh generation): Processo de criação de uma malha de elementos finitos a partir de um modelo geométrico de forma automática. Atualmente os principais softwares de elementos finitos possuem esse recurso, mas é possível a criação inteiramente manual das malhas de elementos finitos.
- Grau de liberdade (degree of freedom - DOF): descreve as possibilidades de deslocamento de um nó em uma simulação estrutural. Na simulação estrutural é possível até 6 graus de liberdade, rotação nos eixos X, Y e Z e translação nos eixos X, Y e Z.
- Grupo (group): Seleção manual ou automática de um conjunto de entidades.
- Hiperelasticidade (hyperelastic material): Material que durante sua fase elástica não tem um comportamento linear quando representado num gráfico de tensão x deformação.
- Histerese (hysteresis): É a dependência de um material não só das condições que se encontra, mas das condições passadas. Normalmente um material com histerese tem um comportamento ao se deformar e outro ao relaxar.
- Interpolação (interpolation): Processo de se estimar um valor baseado em outros valores que possam ser associados.
- Isotrópico (isotropic material): Material em que suas propriedades independem do eixo analisado.
- Iteração (iteration): Cada sequência de resultado para aproximação de um resultado em métodos de análise como o de Newton Rhapson.
- Lei de Hooke´s (Hooke´s law): Uma aproximação que define que a extensão de uma mola é proporcional a carga aplicada a ela. Muitos materiais seguem essa lei desde que estejam na sua fase elástica. Também podem ser chamados de materiais linearmente elásticos.
- Limite elástico (yield stress): Valor de tensão em que a deformação deixa de ser elástica e passa a ser plástica.
- Maleabilidade
(malleability): É a capacidade de um material se deformar sob tensões de compressão,
normalmente representado pela sua habilidade de formar uma película sob
compressão. Um exemplo de material maleável, mas que não é dúctil é o chumbo.
- Malha de elementos finitos (mesh): Os nós e elementos em que uma estrutura é subdividida para possibilitar a análise com elementos finitos.
- Malha em geometria (mesh): Para um modelo não paramétrico, consiste na representação da superfície de um modelo. No caso de reconstruções de tomografias ou scanners 3D consiste numa malha de poliedros, que são faces exclusivamente triangulares e planas.
- Malhas dissimilares (dissimilar meshes): Malhas de elementos finitos que consistem de dois diferentes tipos de elementos.
- Material não linear (nonlinear material): Comportamento de um material em que seu comportamento não é linear quando representado num gráfico de tensão x deformação. Inclui os materiais em que é simulado a fase plástica.
- Método de Newton-Raphson (Newthon-Rapson method): Um método para encontrar melhores aproximações ao equilíbrio de uma equação. Em outras palavras, é um método que sucessivamente procura melhorar um resultado a partir de uma estimativa inicial. É tipicamente utilizado em simulações não lineares com o método dos elementos finitos.
- Modelagem
de sólidos (solid modeling): um método de modelagem 3D que define as
características de uma geometria em um determinado espaço.
- Modelo (model): Pode ser um modelo geométrico (sólido) ou um modelo de simulação de elementos finitos, que abrange todas as características da simulação incluindo condições de contorno, modelagem geométrica e discretizaçãom, entre outros.
- Modelo não paramétrico (non parametric model): Modelo definido por informações dimensionalmente infinitas, ou seja, quanto maior as características do modelo, mais informações ele necessita comportar. Considerando reconstruções de tomografias por exemplo, quanto mais detalhes o modelo tiver, maior será o numero de informações e faces necessárias para definir esse modelo.
- Modelo paramétrico (parametric model): Modelo que pode ser descrito por um conjunto de parâmetros. Na prática os modelos paramétricos tem a vantagem de definirem um corpo com um número pequeno de faces devido a habilidade de essas faces serem curvas.
- Módulo de cisalhamento (shear modulus): Módulo de elasticidade no cisalhamento e definida pela tensão de cisalhamento no corpo e sua deformação.
- Módulo de elasticidade (elasticity modulus): A relação entre a tensão e a deformação de um material durante a sua fase elástica, também chamado módulo de Young.
- Módulo de Young (Young modulus): A relação entre a tensão e a deformação de um material durante a sua fase elástica, também chamado módulo de elasticidade.
- Montagem geométrica (assembly): União de duas ou mais partes geométricas.
- Movimento de corpo rígido (rigid body motion): Qualquer deflexão de um corpo que não gera tensões. Pode ocorrer, por exemplo, quando um corpo não está adequadamente limitado por uma condição de contorno ou contato. Pode gerar problemas de convergência
- Nó (node): no método de elementos finitos, são os pontos onde os elementos se conectam.
- NURBS (non uniform rational B-spline): Um esquema de representação de uma curva e superfície utilizada em modelos paramétricos.
- NX: software tipo CAD para modelagem geométrica.
- Nuvem de pontos (point cloud): Conjunto de vértices em um sistema de coordenadas tridimensionais. Normalmente esses vértices são representativos da superfície externa de um corpo.
- Operações booleanas (Boolean operations): Também chamadas operações de combinação. Operações geométricas entre dois ou mais corpos. Pode ser de união/adição, diferenciação/subtração ou interseção. Esse último resulta em que apenas a parte em que os corpos ocupavam simultaneamente persista.
- Ortotrópico (orthotropic material): Propriedade de um material quando as propriedades num plano são iguais, mas distintas das que ocorrem numa direção ortogonal a esse plano.
- Parametrização (parametrization): Processo de definição de um modelo através de parâmetros, normalmente para transformação de um modelo não paramétrico em um modelo paramétrico. É utilizado em análises com elementos finitos para diminuir significativamente o numero de faces de um corpo, sem incorrer em uma distorção significativa.
- Parasolid: Formato de arquivo CAD (extensões .x_t e.x_b). Define um modelo paramétrico.
- Parte geométrica (part): modelo geométrico de uma estrutura
- Plasticidade (plasticity): O comportamento de um material em que deformação permanente ocorre.
- Pós processamento (post processing): Fase da simulação para coleta e avaliação de resultados.
- Pré processamento (pre processing): Fase da simulação em que se desenvolve a geometria, define-se as propriedades dos materiais e as condições de contorno.
- Pressão (pressure): força exercida sobre uma unidade de área. No sistema internacional a unidade de pressão é o Pascal (Pa).
- Pressão hidrostática (hydrostatic pressure): Condição de contorno que simula a pressão criada por um fluido e normalmente aplicado a faces de elementos.
- Problemas de contato (contact problems): normalmente ocorre numa simulação quando dois corpos estão afastados e entram em contato ou quando estão em contato e subitamente se afastam. Também pode ocorrer devido a problemas de penetração em corpos numa simulação não linear.
- Propriedades dos materiais (material properties): As propriedades físicas que determinam o desempenho de um material durante a simulação. Para análises de tensões é necessário no mínimo o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson de um corpo, sendo necessárias mais propriedades dependendo do tipo e análise realizada. Essas propriedades devem ser obtidas experimentalmente, normalmente por ensaios mecânicos.
- Pro/engineer: Software tipo cad, substituído em 2010 pelo software Creo Elements/Pro.
- Refinamento de malha (mesh refinement): No método de elementos finitos, se refere ao aumento do numero de elementos em determinada região, lembrando que a distribuição de elementos não precisa ser uniforme por todo o corpo.
- Requerimentos de convergência (convergence requirements): é dependente do tipo de simulação realizado, mas normalmente para análises estruturais envolve um estado de não penetração (dois corpos existindo no mesmo espaço) no resultado das simulações ou que uma penetração mínima aceitável que não afete significativamente os resultados seja alcançada. Simulações não lineares podem não convergir (não obterem resultado) devido aos requerimentos de convergência não serem atendidos.
- Restrição (constraint): Tipo de condição de contorno que restringe o comportamento de um nó.
- Rigidez (stiffness): Em análises com elementos finitos é o coeficiente que relaciona forças a deslocamentos de um elemento em particular.
- Simulação axissimétrica (axisymmetric simulation): Simulação de elementos finitos de um modelo 2D que possui considerações 3D, mas limitado a objetos axissimétricos.
- Simulação dinâmica (dynamics simulation): em análise com elementos finitos, é uma simulação que considera efeitos temporais, além dos espaciais. Uma simulação que considera aceleração é uma simulação dinâmica por exemplo.
- Simulação estática (static simulation): em análise com elementos finitos, é uma simulação que considera apenas efeitos espaciais, sem considerar efeitos temporais como aceleração e inércia, por exemplo.
-
Singularidade (singularity): em análises com o método de elementos finitos é normalmente
proveniente de cargas aplicadas em um ponto de tamanho infinitesimal e resulta em grandes
distorções nesse ponto, embora possa ser causa por outros fatores, como irregularidades na matriz de rigidez.
- Sistema de coordenadas (coordinate system): sistema definidos por grandeza escalar para especificar cada ponto em um espaço dimensional. Muitos softwares tipo CAD ou de elementos finitos permite a definição de sistemas de coordenadas.
- Sistema de coordenadas global (global coordinate system): sistema de coordenadas fixo, em que todos os demais sistemas de coordenadas são definidos a partir dele.
-
Sólido
(solid): um modelo geométrico definido em um espaço. Também pode se
utilizar o termo modelo (model), entretanto esse último também pode representar
as características que definem uma determinada simulação (modelo de simulação).
- Solidworks: software tipo CAD
- STEP: formato de arquivo CAD (extensões .step e .stp). Define um modelo paramétrico.
- STL: formato de arquivo que utiliza representações de malhas/superfícies. Define um modelo não paramétrico.
- Temperatura de referência (reference temperature): temperatura sem deformações. A temperatura em que o modelo de elementos finitos está no seu estado de referência.
- Tensão (engineering stress): se refere à força interna em um material. È obtido através do cálculo da força interna dividida pela área. No sistema internacional a unidade de tensão é o Pascal (Pa).
- Tensão hidrostática (hydrostatic stress): também chamada de tensão média, é a média de todos os componentes de stress ocorrendo em qualquer ponto do corpo.
- Tensão máxima (ultimate stress): a tensão de ruptura de um material.
- Tensões principais (principal stress): em qualquer ponto de um corpo existem três planos chamados planos principais. Se decompormos as tensões do ponto nesses planos principais obteremos as três tensões principais do ponto. As tensões principais não possuem componentes de cisalhamento.
- Tensões residuais (residual stresses): Tensões que permanecem no corpo após a origem das tensões (carga, calor, etc) ser removida.
- Weak springs: recurso que alguns softwares de elementos finitos utilizam para evitar instabilidade numérica sem ter um efeito nas cargas simuladas.