Resposta:
Ao dimensionar componentes estruturais utilizando o Método dos elementos finitos (MEF), pode escolher entre superfícies e sólidos no RFEM. Uma 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 podem ser engrenadas mais facilmente do que os sólidos (matriz de Jacobi).
Os elementos de placa são divididos em dois tipos de elementos. Enquanto na teoria de placa fina clássica (Kirchhoff) as deformações de corte devido às forças de corte são ignoradas, métodos estendidos especiais são aplicados para a teoria de placa grossa (Reissner-Mindlin). No caso das chapas finas, o efeito de flexão pura é dominante. Por isso, a teoria da flexão simplificada também é suficiente. À medida que a espessura aumenta, a componente do efeito de corte transversal na capacidade de carga aumenta. Iniciando com uma determinada espessura, o erro ao negligenciar este componente é tão grande que é absolutamente necessário ter uma teoria mais alta para a placa de espessura. Se uma placa é considerada "fina" ou "espessura" 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), um tipo de apoio e um 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 diretiva que descreve a validade dos elementos correspondentes. O valor "d" é a espessura do elemento estrutural e "L" é o comprimento do elemento estrutural ou a distância entre os apoios. A relação d/L indica quando o elemento é válido para uma análise. Se d/L for grande, a deformação de corte é o valor determinante e deve utilizar sólidos. Se d/L é 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 para diferentes elementos. É apresentada uma vista superior para que as deformações possam ser interpretadas no plano da imagem. Para a 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 grossa já são visíveis. No caso extremo de d/L = 0,7, a diferença da placa espessa para o sólido pode ser observada adicionalmente. As cargas foram selecionadas de tal forma que a mesma deformação é obtida para todos os elementos sólidos, a fim de criar uma expressão abrangente.
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