Fontes de erro ao usar software de análise estrutural

Elemento finito (FE) software é normalmente usado para modelar e analisar o comportamento de uma estrutura. Ao usar o software FE, a solução obtida é aproximada por muitas razões. Neste artigo, Vou orientá-lo pelas fontes de erro em um modelo estrutural de elementos finitos, mostrando o que observar ao validar e verificar seu modelo. Se você ainda não sabia, a maioria dos softwares que fornecemos na SkyCiv é baseada no método dos elementos finitos (CINCO), então este artigo é relevante ao lidar com software FE como SkyCiv.

Fontes de erro ao usar software de elementos finitos

Na lista abaixo, Resumi os principais erros que podem surgir ao modelar estruturas com o software FE. Alguns deles podem ser controláveis pelo usuário, enquanto outros geralmente não podem ser ajudados.

Erros Numéricos: A análise é realizada em computadores, que só pode representar números reais com precisão finita. Por isso, existem muitos erros de arredondamento e truncamento associados ao processo numérico.
Má escolha do modelo matemático: E se o sistema físico que você está tentando modelar ou simular não obedecer às suposições do seu modelo?? Talvez o modelo tenha muitas simplificações que o tornam uma representação pobre do sistema real.
Erros de discretização: O software FE funciona discretizando equações e fórmulas matemáticas contínuas. É claro, um modelo discreto não pode mapear perfeitamente um modelo contínuo, tornando os erros inevitáveis. Esperançosamente, achamos que são insignificantes.
Fraquezas e Limitações Inerentes: A falta de experiência no uso de software FE significa que alguns engenheiros não estão cientes das limitações ou deficiências desse tipo de software. Por exemplo, a modelagem de um membro com seções extremamente grandes ou comprimentos muito pequenos pode ocorrer em torno de conexões ou após a importação de modelos do CAD. Contudo, esses tipos de membros podem fazer com que o processo de EF fique mal condicionado e produza resultados errôneos.
Erro Humano com Entradas: Esta é provavelmente a fonte de erro mais comum ou óbvia. O engenheiro ou usuário inseriu suas entradas incorretamente e está causando um erro. Por exemplo, as posições nodais foram inseridas incorretamente milímetros quando o software estava esperando metros. Isso resulta em uma estrutura ENORME, enquanto as seções ainda são pequenas porque foram inseridas corretamente milímetros.
Erro humano com modelagem: Usuários inexperientes podem ter problemas para modelar corretamente uma estrutura. Isso pode causar erros que o usuário não entende ou mesmo reconhece (apavorante!). Por exemplo, eles podem não perceber que elementos adjacentes precisam compartilhar um nó comum para serem conectados uns aos outros. A falha em fazer isso resultará em um modelo mal restrito. Você pode ver um exemplo disso no modelo mostrado abaixo. Um membro abrange o topo de toda a estrutura e o engenheiro esqueceu de conectar as colunas dividindo o membro superior em vários membros contínuos. Felizmente software como SkyCiv Structural 3D tem um built-in "Reparação de modelo" função.

Figura 1: O engenheiro não conectou as colunas ao membro superior da viga corretamente.

Como posso minimizar esses erros?

É uma boa prática verificar seu modelo completamente antes e depois de resolver. No mínimo absoluto, você deve executar as seguintes tarefas ao usar o software FE:

Sempre verifique sua entrada e certifique-se de que o software esteja operando nos valores que você pretendia. Você ficaria surpreso com quantas vezes um usuário entra em contato com nossa equipe de suporte pensando que há um bug com o software, apenas para perceber que eles inseriram unidades ou dados incorretos.
Sempre realize cálculos manuais aproximados para verificar se os resultados estão dentro do intervalo que você espera (muitas vezes referido como "estádio" figuras).
Sempre inspecione a forma deformada da estrutura. Se a forma não for o que sua intuição espera, você pode ter configurado as cargas ou suportes incorretamente.
Se seus resultados acabarem sendo números pequenos, verifique a precisão do número no software. Altere o método de precisão de saída numérica para "Exponencial" notação, por exemplo, para que você possa entender a escala da saída. Alternativamente, se seus números são muito grandes, você provavelmente configurou o modelo incorretamente ou sua estrutura está mal projetada.

Espero que este artigo tenha ajudado a entender os tipos de problemas e erros que podem surgir ao usar o software de elementos finitos. Se você tiver alguma dúvida com sua modelagem, nossa equipe de suporte pode ajudá-lo. Quando você estiver usando o software SkyCiv, não tenha medo de entrar em contato com o suporte para qualquer problema de modelagem.