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Lista de Exercicios de Método dos Elementos Finitos
Tipologia: Exercícios
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Exercício 1: Considere o sistema de molas da figura abaixo, onde os extremos à esquerda e à direita estão fixos: a) Monte as matrizes elementais e globais de rigidez e de força, indicando claramente a numeração considerada para os nós e os elementos. b) Resolva o problema dos deslocamentos nodais. c) Em quais nós há forças resultantes não-nulas? Calcule estas forças resultantes. Exercício 2: Mostre que a rigidez equivalente de uma mola alinhada na direção x para a barra de espessura t com um furo retangular centrado comforme mostrado na figura abaixo vale: onde E é o módulo de Young e t é a largura da barra. Exercício 3: Considere a estrutura de treliça dada na figura abaixo. Os nós A e B são fixos. Uma força igual a 10 N atua no nó C na direção positiva x. As coordenadas das junções são dadas em metros. O módulo de Young é E=10^11 Pa e as áreas das seções transversais de todas as barras são A=0,02 m^2.
a) Monte as matrizes elementais e globais de rigidez e de força, indicando claramente a numeração considerada para os nós e os elementos. b) Resolva o problema dos deslocamentos nodais. c) Calcule as forças resultantes. Exercício 4: Mostre que a formulação fraca de: d dx
du dx )+2x= 0 em 1 < x <3, σ ( 1 )=( E du dx )( x = 1 )=0, u ( 3 )=0, é dada por:
dw dx
du dx
Exercício 5: Solucione o problema 4 utilizando soluções tentativa das formas: a) u(x)=a 0 +a 1 (x-3) e uma função peso também linear. b) u(x)=a 0 +a 1 (x-3)+a 1 (x-3)^2 e uma função peso também quadrática. Exercício 6: Obtenha a formulação fraca para a equação de condução de calor com as condições T(0)=100 e q(10)=hT. Exercício 6: Considere a formulação forte para o problema de condução de calor em uma placa circular: k d dr ( r dT dr )+ rs = 0 em 1 < r ≤ R , ( dT dr )( r = 0 )= 0 T ( r = R )=0, em que R é o raio da placa, s é a fonte de calor por unidade de comprimento radial, T é a temperatura e k é a condutividade térmica. a) Construa a formulação fraca para a formulação forte anterior. b) Use soluções tentativas e funções peso quadráticas para obter a solução do problema. c) Resolva a equação diferencial com condições de contorno e mostre que a distribuição de temperatura ao longo do raio é dada por: T = s 4k
2 − r 2 )
a) Escreva a formulação fraca para este problema. b) Construa as matrizes de rigidez e de força dos elementos e globais para este sistema. c) Determine os deslocamentos dos elementos finitos. d) Determine as tensões resultantes em cada elemento.