A história inicial do método dos elementos finitos (MEF) pode ser observada sob vários prismas e, certamente, não se consegue definir sob um ponto de vista único sua origem e cobrir todas as características de seu desenvolvimento.
Museu do Amanhã foi projetado com o programa SAP2000, que utiliza elementos finitos
Pode-se dizer que a ideia mais remota do MEF partiu da mente brilhante do físico e matemático alemão Rudolf Friedrich Alfred Clebsch, que concebeu conceitualmente as bases do método dos deslocamentos. Na publicação de Clebsch foi apresentado um esquema para a obtenção dos deslocamentos de uma treliça plana. O desenvolvimento do método dos deslocamentos esbarrou na necessidade de resolução de um sistema de equações algébricas para o cálculo dos deslocamentos dos nós de uma treliça. Essa descoberta não despertou interesse da comunidade ante a grande eficiência dos métodos gráficos existentes na época.
Por volta de 1950, com o advento do computador – dando início à era digital –, foram dados os primeiros passos para a consolidação dos métodos numérico-computacionais aplicados na solução de problemas da teoria das estruturas, que se encontrava num estágio avançado de desenvolvimento, com inúmeras aplicações práticas de grande complexidade. A publicação de 1954 do engenheiro John Hadji Argyris, pioneiro no uso de sistemas computacionais para a solução de problemas de engenharia, é considerada o divisor de águas entre os métodos analíticos e matriciais. Nesse trabalho foi demonstrada a versatilidade do método da rigidez direta no formato matricial, cuja generalização permitiu que pudesse ser aplicado a qualquer tipo de elemento estrutural, não restrito apenas aos elementos de barra.
O artigo publicado em 1956 por M. J. Turner, Ray Clough e outros engenheiros denotou a característica central do procedimento numérico emergente com base na avaliação da rigidez direta dos elementos estruturais, seguida da montagem da matriz de rigidez da estrutura e da análise pelo método dos deslocamentos. Essas circunstâncias levaram à base conceitual da formulação do MEF, cujos estudos foram iniciados em 1952.
O MEF foi apresentado formalmente ao mundo científico pelo engenheiro civil e professor da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA) Ray Clough em 1960, na II Conferência em Computação Eletrônica da Sociedade Americana de Engenheiros Civis (Asce). Pelo fato de o método numérico-computacional exposto não estar alinhado com os temas principais abordados no evento, essa apresentação não surtiu um súbito reconhecimento do método pela comunidade científica.
A primeira aplicação prática do MEF na Engenharia Civil foi originada a partir de um estudo de 1962 realizado para o diagnóstico e a recuperação da barragem de gravidade de Norfork (Arkansas, EUA), que durante sua construção apresentou um quadro patológico preocupante causado por uma falha interna provocada pelo aumento da temperatura do concreto massa. O conselho consultivo da obra, presidido pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos (Usace), propôs o desenvolvimento de um programa de elementos finitos para a análise de tensões a fim de auxiliar na identificação da origem do comportamento anômalo observado.
Em 1972, o engenheiro civil Edward L. Wilson desenvolveu a primeira versão do programa de elementos finitos SAPII, no âmbito de sua tese de doutoramento junto à Universidade da Califórnia em Berkeley, orientado pelo Prof. Ray Clough.
Em 1975, o Prof. E. Wilson constituiu a empresa Computers and Structures Inc., para comercializar o programa SAPIV. Em 1982, foi lançado o programa SAP80, sendo considerado o primeiro código comercial de elementos finitos a operar na plataforma IBM-PC (lançada em 1981 pela IBM). No mesmo ano, a empresa americana AutoDesk distribuiu no mercado a primeira versão do programa AutoCAD-2D. Esses fatos levaram à popularização do MEF e da integração das ferramentas CAD-CAE para o desenvolvimento de projetos de engenharia estrutural.
Em pouco tempo, como uma reação em cadeia, o MEF foi adotado pela comunidade científica, que produziu importantes publicações nos temas mais variados relacionados aos problemas nos campos da Física e da Engenharia.
Fonte: este artigo foi retirado do livro Aplicações práticas e desafios estruturais com MEF, de Alfonso Pappalardo Jr. Todos os direitos reservados.
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