Este trabalho faz uma análise da resposta numérica fornecida por diferentes formulações não-convencionais de elementos finitos propostos para a solução com menor custo computacional de problemas planos e axissimétricos. Três dos métodos não-convencionais aqui estudados objetivam formular elementos quadrilaterais de baixa ordem, mas que tenham uma melhor capacidade de representar problemas que envolvam distorção de forma dos elementos e/ou travamento da resposta numérica. Ao todo, quatro alternativas são avaliadas: a primeira fundamenta-se na utilização de campo adicional de deformação (‘incompatível’), para enriquecimento das aproximações dos elementos. A segunda baseia-se nos conceitos de integração numérica reduzida e estabilização da matriz de rigidez, objetivando obter um elemento quadrangular livre de travamento. A terceira estratégia configura-se como uma extensão da primeira, e emprega uma expansão em série de Taylor truncada para descrever um campo adicional de deformações compatíveis. A quarta formulação não-convencional consiste no método dos elementos finitos generalizados (MEFG). Além disso, é apresentada uma formulação de elemento finito axissimétrico, que faz uso dos conceitos apresentados pelas duas primeiras metodologias de enriquecimento. Os experimentos numéricos mostram que as diferentes formulações são eficientes para superar algumas dificuldades numéricas evidenciadas pelas formulações convencionais do MEF em deslocamentos. As três primeiras estratégias têm seu bom desempenho associado ao tipo de problema, isto é, envolvendo distorção dos elementos ou travamento numérico. Já o MEFG apresentou bons resultados em todas as situações estudadas, com a vantagem adicional de dispensar excessivos refinamentos da rede de elementos.

This work presents a numerical analysis provided by the use of different non-conventional finite elements formulations, and intends to reduce the computational work in axis-symmetric and plane elasticity problems. Three of the non-conventional methods studied here aim to formulate quadrilateral low-order finite elements which have a better capacity to represent problems involving shape distortion and inducing numerical locking. Four alternatives are evaluated. The first is based on the use of an additional field of deformation ('incompatible'), improving the capacity of the elements used and their approximations. The second is based on the concept of reduced numerical integration and stabilization of the stiffness matrix, resulting in a square element free of locking. The third strategy sets itself as an extension of the first one, and employs an expansion based on a truncated Taylor series that describes an additional field of compatible deformations. The fourth non-conventional formulation is the generalized finite element method (GFEM). Moreover, an axis-symmetric finite element formulation is shown, which uses the concepts presented in the first two methodologies of enrichment. The numerical models show that different formulations are efficient in overcoming difficulties often encountered by the use of conventional numerical formulations FEM in displacements. The three initial strategies have their better performance associated with the type of problem, i.e., involving elements distortion or numeric locking. The GFEM shows better results in all cases studied, with the additional advantage of precluding the excessive refinements in the finite element mesh.