Resposta:
Ao calcular componentes estruturais utilizando o Método dos elementos finitos (MEF), pode escolher entre superfícies e sólidos no RFEM. A grande vantagem das superfícies é o tempo de cálculo, uma vez que os elementos finitos só são definidos no plano da superfície. A terceira dimensão, ou seja, a espessura, é considerada como uma propriedade física no cálculo. Assim, uma superfície pode ser considerada como uma simplificação matemática. Além disso, as superfícies permitem mais facilmente gerar malhas do que os sólidos (matriz de Jacobi).
Os elementos de placa são divididos em dois tipos de elementos. Enquanto na teoria tradicional de placa fina (Kirchhoff) as deformações de corte devido às forças de corte são ignoradas, para a teoria de placa espessa (Reissner-Mindlin) são aplicadas abordagens estendidas especiais. No caso das placas finas, o efeito de flexão pura é dominante. Por isso, a teoria de flexão simplificada também é suficiente. À medida que a espessura aumenta, a parte do efeito de corte transversal na capacidade de carga também aumenta.
A partir de uma determinada espessura, o erro ao negligenciar esta parte é tão grande que é absolutamente necessário recorrer à teoria mais alta da placa espessa. Quando uma placa é considerada "fina" ou "espessa" não depende da relação "dimensão-espessura" do elemento finito individual, mas das condições no sistema estrutural. Os fatores de influência incluem, além da espessura da placa, especialmente os comprimentos dos vãos (comprimento, largura, raio), o tipo de apoio e o tipo de carga assim como a sua distribuição. Devido à multiplicidade de influências, não é possível especificar um valor obrigatório.
Na Figura 01 é apresentada uma orientação que descreve a validade dos elementos correspondentes. O valor "d" é a espessura do componente estrutural e "L" é o comprimento do componente estrutural ou a distância entre os apoios. A relação d/L indica quando um elemento é válido para uma análise. Se d/L for grande, a deformação de corte é o valor determinante e o utilizador deve usar sólidos. Se d/L for pequeno, a deformação de corte não tem efeito determinante e os elementos de superfície são a escolha mais eficaz.
Na Figura 02, os cálculos foram realizados com diferentes elementos. É apresentada uma vista superior para que as deformações possam ser interpretadas no plano da imagem. Para uma relação d/L pequena de 0,2, as deformações correspondem muito bem às três variantes. Se d/L = 0,4, as diferenças entre os cálculos da placa fina e espessa já são visíveis. No caso extremo de d/L = 0,7, deve ser observada adicionalmente a diferença da placa espessa para o sólido. As cargas foram selecionadas de tal forma que é obtida a mesma deformação para todos os elementos sólidos a fim de criar uma expressão abrangente.
