As 10 melhores publicações na área de análise estrutural


A utilização do método de elementos finitos em análise estrutural está bastante consolidada, mas nos últimos anos os avanços tecnológicos dos principais softwares comerciais e a disponibilidade de hardware de alto desempenho, diversos fenômenos não lineares poderão ser representados nos mais diversos tipos de análise.

Ao mesmo tempo, observado o crescimento do uso do método de elementos finitos em projetos associações como a ASME, BS, API, DNV, etc. elaboraram códigos e normas de projetos onde são apresentadas metodologias de solução utilizado métodos computacionais, muitas vezes em substituição a regras e padronizações construtivas, como é o caso da ASME VIII Divisão 2 que possibilita o projeto do equipamento por cálculo de tensões, muitas vezes só possível pelo método de elementos.

Além do projeto de equipamentos novos, há códigos de projeto que permitem a avaliação de equipamentos em operação, como a API 579/ ASME FSS-1, que em seu nível mais elevado de avaliação direciona a solução pelo método de elementos finitos. As soluções previstas por estes códigos apresentam procedimentos para análise lineares e não lineares, como pode ser visto na recente DNV-RP-C208.

Observadas as décadas de desenvolvimento e utilização do método de elementos finitos em projetos estruturais, neste artigo são apresentadas algumas importantes referências bibliográficas que podem auxiliar o engenheiro nos mais recorrentes tipos de análises.

Elementos Finitos:

O desenvolvimento do método de elementos finitos é apresentado de forma detalhada e com profundidade matemática por Bathe, sendo uma das principais referências na apresentação do método de elementos finitos. O livro de Segerlind apresenta com o formalismo matemático necessário para apresentar o método, mas com uma linguagem mais direta, com foco na solução matricial e com muitos exemplos de implementação do método, um livro teórico, mas com a dinâmica e objetividade necessária de uma referência técnica para uso em engenharia.

1) Bathe, K. J., Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, 1982.
2) Segerlind, Larry J., Applied Finite Element Analysis, John Wiley &Sons, Inc., 1984.

Plasticidade:

Com uma revisão dos conceitos básicos da mecânica do continuo no livro de Kachanov, são apresentados modelos elatoplasticos e apresentação de conceitos fundamentais para compreensão de conceitos de estado plano de tensão, deformação e fenômenos como shakedown. Neste livro diversos modelos de plasticidade são desenvolvidos detalhadamente, estando os modelos (e desenvolvimento) presente nos principais softwares comerciais.

3) Kachanov, L.M., Fundamentals of the theory of plasticity, Dover Publications, Inc.2004.

Inelasticidade e modelos constitutivos:

O livro do Simo e Hugles são apresentados diversos modelos constitutivos de matérias inelásticos e de mecânica dano, permitindo representar fenômenos acoplados. Neste livro há vários exemplos de como implantar as equações constitutivas em algoritmos de análise. O livro de Lemaitre e Chaboche pode ser considerando um dos livros mais completos da mecânica do solido, apresentado princípios das discordâncias, permitindo a compressão da deformação plástica, introduzindo o conceito de mecânica do continuo e dos processos termodinâmicos, modelos de plasticidade e viscoplascidade, apresntado a mecânica da fratura clássica até o estudo de modelos com dano. Alguns modelos de danos apresentado por Chaboche podem ser utilizados para previsão de degradação de material, estendo os conhecimentos da tradicional mecânica da fratura. Assim, o livro de Chaboche também é uma excelente referência para análises de fadiga e de fratura.

4) Simo, J.C. Hugles, T. J. R., Computacional Inelasticity, Springer, 1997.
5) Jean Lamaitre, Jean-Luis Chaboche, Mechanics of solid material, Cambridge University Press, 2002.

Soldagem

Neste livro é apresentado os diversos modelos de representação da fonte de calor associada ao processo de soldagem por fusão, além de descrever os fenômenos acoplados termo estruturais presente em um processo de soldagem. Os detalhes do desenvolvimento dos modelos, os diversos exemplos de implementação em softwares numéricos e o vasto histórico de validação experimental torna este livro a maior referência no desenvolvimento e avaliação dos efeitos termo estrutural do processo de soldagem.

6) Goldak, John A., Akhlaghi Mehdi, Computational Welding mechanics, Springer, 2005

Análise de fadiga e fratura

Uma das melhores e mais renomadas publicações na área de mecânica da fratura, o livro de Anderson, apresenta detalhadamente e de forma clara a mecânica da fratura, desde do processo de iniciação até os modelos aplicados a solução não linear, além de modelos de tolerância ao dano, sendo também e apresentado o conceito de fadiga e acumulo de dano.

O Dr. Aderson e é autor principal do API / ASME Fitness-for-Service Standard (API 579), e inclui neste livro diversas boas práticas de projeto, incluído boas práticas para análise à luz da mecânica da fratura utilizando análise numérica por elementos finitos.

7) T. L. Anderson, Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, Fourth Edition, CRC Press, 2017.

Análise térmica

O livro elaborado por Holman apresenta os fundamentos da transferência de calor de forma simples, tornando-se uma ótima referência aos fenômenos térmicos presente em diversos projetos de engenharia.

8) Holman J.P. , Transferência de Calor, McGraw-Hill, 1983.

Análise dinâmica

O livro se dedica à apresentação das diferentes análises dinâmicas lineares e não-lineares no contexto do método de Elementos Finitos, destacando com didatismo, os aspectos teóricos dos diferentes modelos em cada uma delas. Uma das poucas obras a destacar, exclusivamente, todas as análises dinâmicas em softwares comerciais de elementos finitos.

9) Petyt, M. Introduction to Finite Element Vibration Analysis, Second Edition, Cambridge University Press, 2015.

Análise explícita

O livro apresenta uma introdução aos métodos e teoria de elementos finitos não linear, também apresenta alguns métodos avançados desenvolvidos recentemente como o XFEM, teoria do contínuo para com multiresolução e plasticidade cristalina baseada na densidade de deslocamentos. Apresenta também um tratamento rigoroso e detalhado de mecânica dos sólidos não linear e como imlementá-la em análises de elementos finitos.

10) Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran, Khalil Elkhodary, Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures, 2nd Edition, Wiley, 2013.


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