7/21/2019 2. MALLAS.pdf

1/16

ESPECIALIDAD EN MECNICA ELECTRNICA

MALLAS Y NODOSAnlisis de elemento finito

PROF: ING. SALVADOR GERARDO VELASCO LPEZ

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

2/16

Por qu surge el Mtodo de los

Elementos Finitos? Era necesario tener un mtodo potente y

econmico para las soluciones de losproblemas de tensiones y deformaciones enmecnica, civil, la industria aeronutica,naval, la de energa nuclear y otras disciplinasingenieriles.

Que se pudiera extender a otras disciplinasingenieriles como los anlisis trmicos, de

flujos de fluidos, electromagnetismo y anlisisdinmico.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

3/16

Discretizacin

La discretizacin aproximada usada en el anlisis porelementos finitos (FEA) es muy apropiada para lasolucin de problemas complejos.

FEA puede ser utilizado en la optimizacin del diseo,

disminucin de costos, y el diseo interactivo. Reduce la necesidad de ensayos fsicos de validacin.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

4/16

Los elementos se unen a travs de puntos llamados losnodos.

El proceso de dividir el modelo en partes pequeas sellama la mallado.

El comportamiento de cada elemento es conocido bajodiferentes condiciones de borde. El mtodo delelemento finito usa diferentes tipos de elementos. Larespuesta en cualquier punto en un elemento seinterpola a partir de la respuesta en los nodos delelemento.

Discretizacin

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

5/16

Leccin 1

El alumno debe usar las herramientas deFEM del sistema de CAD a elegir para

crear un sistema de mallas y nodos a unapieza definida.

Recibir del profesor un problema el cualtendr que dibujar en la paquetera de

Dibujo Asistido por Computadora que seade su preferencia y realizar el malladodel modelo creado.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

6/16

Leccin 1

Deber generar un reporte concluyendo los resultadosque se obtengan en la practica.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

7/16

Anlisis esttico (de tensin)

de una pieza. Cuando las cargas se transmiten a un cuerpo, el cuerpo

se deformar y el efecto de la carga se transmite atravs del cuerpo. Para absorber el efecto de las cargasel cuerpo genera fuerzas internas y reacciones en los

soportes para equilibrar el efecto de las fuerzasexternas. El anlisis esttico lineal se refiere al clculode los desplazamientos, las deformaciones y lastensiones debido al efecto de las cargas externasbasado en las siguientes suposiciones:

1. Suposicin sobre la elasticidad de las cargas

2. Suposicin de linealidad

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

8/16

1. Suposicin sobre la

elasticidad de las cargas Todas las cargas son aplicadas despacio y gradualmente

hasta que alcanzan sus magnitudes completamente.Despus de alcanzar sus magnitudes completamente, las

cargas permanecern constantes (tiempo-invariant).Esta asuncin nos permite ignorar las fuerzas inercialesy de amortiguamiento que son insignificantes debido alos valores despreciables de las aceleraciones y lasvelocidades. Las cargas que varan notablemente con eltiempo inducen considerable fuerzas de inercia y/o de

amortiguacin las cuales se determinan a travs delanlisis dinmico.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

9/16

1. Suposicin sobre la

elasticidad de las cargas Se puede usar el anlisis esttico para calcular la

respuesta estructural de cuerpos que se mueven convelocidades o aceleraciones constantes mientras que las

cargas generadas no cambian con el tiempo. Es importante verificar la asuncin esttica, tngase en

cuenta que una carga dinmica puede generartensiones por encima a 1/(2) a las tensiones generadaspor las cargas estticas es de igual magnitud donde esel amortiguamiento crtico. Para una estructuraligeramente amortiguada con un 5% de amortiguacin,las tensiones dinmicas sern 10 veces ms grandes quelas tensiones estticas. El peor caso ocurre con laaparicin de la resonancia.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

10/16

2. Suposicin de linealidad

La relacin entre las cargas y las respuestas es lineal. Si seduplica por ejemplo, la magnitud de las cargas la respuestadel modelo (desplazamientos, deformaciones, y tensiones),tambin se duplicarn. Se puede asumir que la asuncin delinealidad es vlida si:

Todos los materiales en el modelo obedecen la ley de Hookdonde las tensiones son directamente proporcional a lasdeformaciones.

Los desplazamientos inducidos son bastante pequeoscomo para ignorar el cambio en el modelo debido a las

cargas.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

11/16

2. Suposicin de linealidad

Las condiciones de borde no varan duran te la aplicacinde cargas. Las cargas deben ser constantes en magnitud,direccin, y distribucin. Estas no deben cambiar mientrasel modelo est deformando.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

12/16

Gua para la aplicacin delMtodo de los Elementos Finitoscon el uso de CAD 3D

Pre Procesamiento:

Identificacin del problema, caractersticas geomtricas y

del material y decidir si puede ser modelado con elpaquete de FEA con que se cuenta.

Creacin del modelo geomtrico a travs de un paqueteCAD, o del mdulo de geometra correspondiente.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

13/16

Asignacin de las propiedades fsicas del material, la

seleccin del tipo de elemento finito a utilizar,caractersticas fsicas del mismo, plantear condicionesde borde y las cargas actuantes as como las condicionesde aplicacin de estas:

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

14/16

Realizar el mallado del modelo con las caractersticas y

tamao seleccionados por el usuario

Anlisis

Someter el modelo completo al anlisis correspondiente.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

15/16

Post Procesamiento

Se obtienen vistas grficas de la distribucin de tensiones,deformaciones, desplazamientos, coeficientes de seguridad, etc.Animacin de estos.

Valores numricos de los parmetros calculados.

7/21/2019 2. MALLAS.pdf

16/16

Leccin 2

Realizar el anlisis de Elementos Finitos con el CADpreferido por el usuario del caso de estudio asignado.

Crear un estudio de anlisis esttico.

Seleccionar un material de la biblioteca de materialesdel Software elegido.

Aplicar cargas y colocar restricciones.

Mallar la pieza.

Ejecutar el anlisis. Visualizar los resultados.