El documento describe los conceptos fundamentales del análisis de ingeniería mediante el método de los elementos finitos (FEA). Explica los diferentes tipos de elementos que se pueden usar para dividir un modelo en partes más pequeñas, como elementos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales. También compara el uso de elementos cúbicos y tetraédricos, y cómo el tamaño del mallado afecta la precisión de los resultados frente al tiempo de cálculo.
2. Fundamentos del Análisis Para el diseño de mecanismos, tradicionalmente tenemos que tomar en cuenta y revisarlos detenidamente como son los siguientes conceptos como:
7. Mallado FEA En FEA es algo similar ya se crea un mallado que divide al componente en pequeñas partes llamadas ELEMENTOS . Para el analisis se genera un sistema de ecuaciones para una estructura completa, para solucionar el sistema de ecuaciones se utiliza el algebra de matrices.
8. Tipos de Elementos: 2D Elementos Unidimensionales (1-D): Se usan para mallar vigas, columnas, pórticos, barras, cables, torres de transmisión de energía, puentes, línea de tuberías, etc. Las estructuras pueden ser de dos o tres dimensiones:
9. Tipos de Elementos: 2D Los elementos línea pueden ser lineales con dos nodos por elemento, cuadráticos (3 nodos) o cúbicos (4 nodos)
10. Tipos de Elementos: 2D Elementos Bidimensionales (2-D): Se usan para mallar estructuras contínuas (tanto planas como curvadas) Los análisis con elementos área se utilizan ampliamente en la industria.
11. Tipos de Elementos: 2D Los tipos de elementos área más comunes son las láminas y cáscaras con geometría triangular de 3-6-10 nodos y cuadriláteros de 4-8-9 nodos, que además pueden ser lineales, cuadráticos y cúbicos
12. Tipos de Elementos: 3D Se usan para mallar dominios contínuos. En la práctica muchas estructuras requieren el uso de elementos que consideren los efectos tridimensionales Elementos Tridimensionales (3-D):
13. Tipos de Elementos: 3D Los elementos sólidos 3-D están disponibles en una amplia variedad de formas, los más comunes son los siguientes: Tetraedros , de 4-10 nodos y cuatro caras triangulares Pentaedros , de 6-nodos con dos caras triangulares y cuatro caras tipo cuadrilátero Hexaedros , de 8-20 nodos y seis caras tipo cuadrilátero
14. Mallado FEA : Elementos Cada elemento es un sólido simple. Los elementos son conectados por nodos.
15. Mallado FEA : Elementos Un elemento Brick (Ladrillo) por lo general debe ser creado manualmente. Un elemento tetraédrico puede ser creado automáticamente Brick element Tetrahedral (Tetra) element
16.
17. Elementos Brick vs. Elementos Tetraédricos Brick Element Mesh (Manually Generated) Simple Bracket Tetra Element Mesh (Automatically Generated)
18. Elementos Brick vs. Elementos Tetraédricos Brick Mesh 1860 nodes Max Stress: 27.6 ksi Tetra Mesh 7009 nodes Max Stress: 27.8 ksi
19.
20. Exactitud vs. Tamaño del Mallado Coarse Mesh: 1773 nodes Moderate Mesh: 7009 nodes Fine Mesh: 16,107 nodes
21. Exactitud vs. Tamaño del Mallado Mallado Burdo: 1773 nodos Sol. Time: 2 sec. Max. Stress: 25.8 ksi Mallado Moderado: 7009 nodos Sol. Time: 5 sec. Max. Stress: 27.8 ksi Mallado Fino: 16,107 nodos Sol. Time: 10 sec. Max. Stress: 27.6 ksi
25. Esfuerzo y Deformación Esfuerzo σ = F/A (normal) σ = E. ε (Ley de Hooke) Deformación ε = Δ L/L TENSION ( ε ) ESFUERZO ( σ ) E: Curva de la deformación del material LINEAL NO LINEAL F Δ L L A
26. Luis Alberto Julca Verástegui Ingeniero Mecánico Reg. CIP 62528 lajuve1 @hotmail .com, [email_address] Tel. (044) 9638738 Contacto
Notas del editor
Let’s look a little closer at a couple of these assumptions. A linear system displays a response that is directly proportional to the applied loads. So the displacement and stress at a load of 100 psi is exactly 2 times larger than the displacement and stress at 50 psi. This comes from the fact that the stress is considered to be directly proportional to the strain (a linear material) and that the displacements are small compared to the part. Second, the elastic material assumption means there is no plastic deformation and the part returns to its original shape if the load is removed. A situation like bending sheet metal (where the amount of plastic deformation determines the final bent shape) cannot be analyzed with an elastic material. Finally, the static load assumption means that the loads are applied slowly enough for the inertial effects to be insignificant. Fast loads, like with a drop test or striking a nail with a hammer, cause load amplification due to the speed of application.
Material is elastic (The part returns to its original shape if the loads are removed (no permanent deformation)). Loads are static (Loads are applied slowly and gradually. Rapidly-applied loads cause additional displacements, strains, and stresses)
{INTRODUCTION} Hi, My name is Ricardo from Intelligy, an authorized SW Reseller. In the next 20 minutes I’m going to introduce you to the SolidWorks Corporation---the creator of SolidWorks the premium brand in affordable 3D CAD
