Análisis de Estructura Aplicando el Método de Elemento Finito
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Universidad de Colima. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME). Gonzále . !aller (FEM) . 1 Índice de términos.- Nodos, elementos, desplazamiento, esfuerzo, ANSYS. Resumen.- El contenido de este documento representa un análisis estructural, para estudiar los distintos parámetros involucrados durante la aplicación de carga estática en la estructura. Dichos parámetros tienen que ver con el desplazamiento de cada nodo que conforma la estructura, as como las deformaciones, el esfuerzo! reacciones que e"perimenta cada elemento de esta misma. El estudio necesario se realizará utilizando el m#todo de elementos finitos mediante el soft$are ANSYS. %am&i#n,se realizará el análisis teórico de la estructura, con el fin de comparar los resultados ! verificar la eficacia del m#todo de elemento finito '(E)*. I. I"!#$%UCCI&" . El método de los elementos 'initos (MEF) a ad uirido una granim*ortancia en la soluci+n de *ro,lemas ingenieriles- 'ísicos- etc.- ya ue *ermite resolver casos ue asta ace *oco tiem*o eran *rácticamente im*osi,les de resolver *or métodos matemáticos tradicionales. Esta circunstancia o,liga,a a realizar *rototi*os- ensayarlos e ir realizando me oras de 'orma iterativa- lo ue traía consigo un elevado coste tanto econ+mico como en tiem*o de desarrollo. /as cualidades del MEF- se caracteriz siguiente manera 012 3 • El Método de los Elementos Fi (MEF)- es un *rocedimiento numéric *ara resolver ecuaciones di'er de manera a*ro4imada. • El dominio en el ue está de'inido *ro,lema se divide en 5su,dom denominados elementos 'initos. • El con unto de elementos 'ini discretizan el dominio se denomina malla. • En general- la varia,le continua de'inida *or sus valores a*ro4imad en *untos discretos- denominados nodos. • /a a*ro4imaci+n de esta varia, *untos distintos de los nodos (de cada elemento) se inter*ola median 'unciones de 'orma (generalmente *olin+micas). • /os grados de li,ertad son va de'inidas en los nodos (tem*eratur des*lazamientos- etc.). 7rotecciones Eléctricas 8 9:;< =nálisis Estructural =*licando El Mé Elementos Finitos (FEM) González- airo. gonzalez>,ara ona?ucol.m4 - Universidad de Colima8FIME
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En el siguiente documento, se presenta un reporte sobre la simulación de una estructura aplicando el método de elementos finitos. En el análisis se presentan los resultados obtenidos en la simulación utilizando el software ANSYS y se comparan con los datos obtenidos en el análisis teórico.
Transcript of Análisis de Estructura Aplicando el Método de Elemento Finito
Anlisis Estructural Aplicando El Mtodo De Elementos Finitos (FEM)
Gonzlez, [email protected], 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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