Como o SIMULIA Abaqus pode te ajudar com validação de vasos de pressão

Para diferentes tipos de produtos os critérios de validação são diferentes. Usando ferramentas de simulação virtual como análise de elementos finitos, temos acesso a diferentes resultados para avaliação dos projetos, desde tensões como: tensões principais, normais, cisalhamento e Von Mises, até resultados de deformações e deslocamentos.

Desta forma, tão importante quanto efetuar uma simulação consistente, é usar os resultados corretos para análise do problema em questão. Quando analisamos materiais dúcteis, o critério de avaliação pode ser a própria Tensão de Von Mises, porém para materiais frágeis, muitas vezes o melhor critério de falha é Tresca, por exemplo.

Existem, porém, produtos como vaso de pressão que possuem normas que devem ser atendidas para validação dos produtos. Nesse tipo de produto específico a “famosa” tensão de membrana é um parâmetro fundamental para validação. A tensão de membrana é a componente da tensão normal que possui o mesmo valor da espessura da seção considerada.

Quando realizamos análises de elementos finitos usando elementos de casca (2D) temos acesso direto as tensões de curvatura e membrana, trazendo respostas claras e diretas para o engenheiro avaliar o vaso de pressão e tomar as decisões sobre sua aprovação. Porém no caso do uso de elementos sólidos (3D), as tensões de membrana, em geral, não são obtidas automaticamente. Mas não se preocupe, com o SOLIDWORKS Simulation e SIMULIA Abaqus, temos recursos para obtenção destes resultados, a conhecida Linearização de tensões que é, nada mais do que obter tensões de membrana para estudos que utilizam elementos sólidos.

Mas então surge o questionamento, por que eu vou usar elementos sólidos se eu posso usar elementos de casca e obter os resultados diretamente? Podemos ter diferentes respostas para essa pergunta e cada caso requer uma análise individual. Porém, de forma geral, sabemos que usar elementos sólidos é sempre a melhor opção, visto que usar elementos de casca é uma simplificação, já que a espessura se torna uma propriedade do elemento. Ou seja, o uso de elementos de casca proporciona um desempenho computacional muitas vezes superior quando comparado a elementos sólidos e, em muitos casos, é a única forma de tornar um estudo viável de ser analisado.

Voltando ao vaso de pressão, dependendo da sua geometria, usar elementos de casca pode ser a melhor opção, porém em outros casos podemos usar elementos sólidos. Quando optarmos por elementos sólidos é importante sabermos realizar a linearização da tensão afim de termos as informações pertinentes e requeridas para análise do produto e podermos, com segurança, validarmos.

Depois de sabermos mais sobre esse assunto tão importante, veja no vídeo abaixo como é simples efetuar a linearização de tensões usando o SIMULIA Abaqus em um estudo com elementos sólidos e obter as tensões de membrana e outras usadas na validação de vasos de pressão. Note ainda que o estudo mostra uma análise com simplificação 2D no Abaqus, outro recurso interessantíssimo que pode ser usado a fim de otimizar o desempenho de estudos de peças simétricas e axissimétrica.

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