Anlisis Estructural Aplicando El Mtodo De Elementos Finitos (FEM)

Gonzlez, Jairo.gonzalez_barahona@ucol.mx, Universidad de Colima-FIME

ndice de trminos.- Nodos, elementos, desplazamiento, esfuerzo, ANSYS.

Resumen.- El contenido de este documento representa un anlisis estructural, para estudiar los distintos parmetros involucrados durante la aplicacin de carga esttica en la estructura. Dichos parmetros tienen que ver con el desplazamiento de cada nodo que conforma la estructura, as como las deformaciones, el esfuerzo y reacciones que experimenta cada elemento de esta misma. El estudio necesario se realizar utilizando el mtodo de elementos finitos mediante el software ANSYS. Tambin, se realizar el anlisis terico de la estructura, con el fin de comparar los resultados y verificar la eficacia del mtodo de elemento finito (FEM).

I. INTRODUCCIN.El mtodo de los elementos finitos (MEF) ha adquirido una gran importancia en la solucin de problemas ingenieriles, fsicos, etc., ya que permite resolver casos que hasta hace poco tiempo eran prcticamente imposibles de resolver por mtodos matemticos tradicionales. Esta circunstancia obligaba a realizar prototipos, ensayarlos e ir realizando mejoras de forma iterativa, lo que traa consigo un elevado coste tanto econmico como en tiempo de desarrollo.

Las cualidades del MEF, se caracteriza de la siguiente manera [7]:

El Mtodo de los Elementos Finitos (MEF), es un procedimiento numrico para resolver ecuaciones diferenciales de manera aproximada.

El dominio en el que est definido el problema se divide en subdominios denominados elementos finitos.

El conjunto de elementos finitos que discretizan el dominio se denomina malla.

En general, la variable continua queda definida por sus valores aproximados en puntos discretos, denominados nodos.

La aproximacin de esta variable en puntos distintos de los nodos (dentro de cada elemento) se interpola mediante funciones de forma (generalmente polinmicas).

Los grados de libertad son variables definidas en los nodos (temperaturas, desplazamientos, etc.).

Tambin se denominan incgnitas primarias o variables de estado.

El mtodo consiste en discretizar un dominio dividindolo en elementos geomtricos que aproximadamente cubran al dominio. Se genera as una malla de elementos, los cuales comparten aristas y nodos, tal como se muestra en la Figura 1 [8].

Fig. 1 Discretizacin de un dominio

II. PRINCIPIO DE OPERACIN DE LA SUBESTACIN.

Fig. 2 Estructura tipo

Nodo A

Nodo C

Nodo B

Resolviendo el sistema de ecuaciones formados por la ecuacin (1) y (2) mostrado a continuacin.

Nodo DNota: Por simetra de la estructura y las cargas, se entiende que la reaccin FFD = FBD = FDB.

AutorJairo Said Gonzlez Barahona. Egresado de Bachillerato en el rea general y actualmente cursando el 8 semestre en la carrera de Ingeniera Mecnica y Elctrica de la Facultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica (FIME) de La Universidad de Colima, en el Campus Coquimatln.

Universidad de Colima. Facultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica (FIME). Gonzlez Jairo. Taller (FEM).1

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