PARTE 1 INTRODUCCIÓN A SIMULACIÓN ESTRUCTURAL UTILIZANDO EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS
MEF Y GENERACIÓN GENE RACIÓN DE MALLAS MALLAS
ÁREAS DE CONOCIMIENTO
Ingeniería de Producto y Estructural
Método de los Método Elementos Finitos
Prática com Software
ANÁLISE ESTRUTURAL
Diseño y definición de modelo estructural Utilización de métodos clássicos, computacionales computacio nales ou experimentales
Obtención de esfuerzos, tensiones, deformaciones y reacciones Aplicación Apl icación de normas normas o especif es pecificaciones icaciones tecnicas Revision Revisio n de Dimensiones
VERIFICACIÓN VER IFICACIÓN DE DIMENSIONAMIE DIMENSIONAMIENTO NTO
RESISTENCIA
DURABILIDAD
RIGIDEZ
ESTABILIDAD
MÉTODOS DE ANÁLISIS ESTRUTURAL
Métodos Analíticos
Métodos Computacionales
Métodos Experimentales
MODELOS ANALÍTICOS
La Mecánica de Solidos y la teoría clásica de estructuras tiene uma solución directa desarrollada a partir de ecuaciones diferenciales ajustadas para distintas clases de problemas
Solución Exacta
Casos mas simples
EJEMPLO DE SOLUCIÓN CON MODELOS ANALÍTICOS
CONSIDERANDO EL CASO DE LA VIGA SIMPLEMENTE APOYADA
LA PARTE ELASTICA v(x) PUEDE SER CALCULADA SEGUN LA ECUACIÓN DIFERENCIAL SIGUIENTE Solução Exata
EJEMPLO DE SOLUCIÓN CON MODELOS ANALÍTICOS
CONSIDERANDO UNA VIGA CON LAS SIGUIENTES CONDICIONES Longitud de la viga:
L=1000 mm
Sección Transversal:
d=100 mm
Modulo de Elasticidad:
E= 200 000 Mpa
Carga distribuida:
Wo= 100 N/mm
•
•
•
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Solução Exata
MÉTODOS COMPUTACIONALES
EL MÉTODO NUMÉRICO DE LOS ELEMENTOS FINITOS ES LA BASE DE LA TECNOLOGÍA UTILIZADA EM LOS SOFTWARES CAE (COMPUTER-AIDED ENGINEERING)
MÉTODOS EXPERIMENTALES
Ensayos e laboratorio o campo utilizando galgas extensiomentricas o acelerometros
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO EN ELEMENTOS FINITOS
ESTRUCTURA REAL
MODELO MATEMÁTICO
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO EN ELEMENTOS FINITOS
Nós
Elementos
El desplazamiento es una varible de estado
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO EN ELEMENTOS FINITOS
GEOMETRIA EN CAD
MODELO MATEMÁTICO PARA ANÁLISIS POR MEF
CARGAS
VINCULACIONES
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO EN ELEMENTOS FINITOS
RESPUESTAS DEL ANÁLISIS TENSIONES PRESENTES
DESPLAZAMIENTOS
REACCIONES
ENTRE OTRAS
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
APROXIMACIÓN A NUMERO Π
8 SEGMENTOS RECTOS
16 SEGMENTOS RECTOS
32 SEGMENTOS RECTOS
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
Sistema real continuo con número infinito de variables desconocidas
DESCRETIZACIÓN
Modelo en elementos finitos con un número limitado de elementos
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS Aplicación de métodos numéricos
Ecuaciones diferenciales
Solución Aproximada
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
Modelo Geométrico
Modelo em E. F.
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
ELEMENTOS BIDIMENSIONALES
MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
ELEMENTOS UNIDIMENSIONALES
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Estático Lineal e No Lineal Utilizado cuando las cargas se mantienen constantes a lo largo del tiempo. Ofrece resultados de desplazamientos, reacciones, esfuerzos, deformaciones e tensiones.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Estático No Lineal La rigidez no es constante, varía con el desplazamiento
El análisis puede ser definido con una série interativa de aproximaciones lineales
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Tipos de No Linealidades No linealidades geométricas
Grandes desplazamientos con cambios de configuracion geométrica
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Tipos de No Linealidades Contacto
Cambio de status cuando existe un rápido cambio de rigidez, estas pueden ocurrir cuando hay contacto entre partes del modelo
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Tipos de No Linealidades No linealidades del material
Deformaciones por encima del limite elasto- Plastifico
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Tipos de No Linealidades Análisis de Pandeo Modal Empleada en la determinación de las cargas críticas que provoca el colapso, alterando el equilibrio de una estructura, haciéndola inestable.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Modal Utilizado para calcular as frecuencias naturales y modos de vibracion de una estructura.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Harmonica Determina la respuesta de una estructura sometida a una carga harmonicamente variable en el tiempo.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Dinámica Transiente Determina la amplitud de los desplazamientos y tensiones en una estructura sometida a una carga arbitrariamente variable em el tiempo.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Espectral Es una extensión del análisis modal que se utiliza para calcular los efectos debidos a acciones aleatorias definidas en el dominio de la frecuencia.
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Dinámico Explícito - ANSYS/LS-DYNA Destinado a simulaciones de análisis dinámicos con altas no linealidades y contactos, en las que las fuerzas de inercia son significativas.
Utilizadas
para
conformado mecánico.
Ref: LS-DYNA Short Introduction Dr. Ing. Matthias Hörmann –
problemas
de
impacto o de
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Térmicos Proveen una distribución de temperatura, flujo y gradiente térmico sobre un cuerpo en régimen permanente o transitorio a través de los modos primarios de transferencia de calor: conducción, convección y radiación Régimen permanente -Evalúa la condición de equilibrio térmico. Los efectos del tiempo son ignorados. Régimen transitorio -Para determinar las variables en función del tiempo. -Permite simular cambios de fase
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis de Mecánica de los Fluidos Evalúa el flujo de fluidos externos e internos a una estructura. Permite evaluar distribuciones de presión, velocidad y temperatura del fluido. Pueden contemplar fenómenos complejos, como flujos multifásicos, reacciones químicas, entre otras. ANSYS FLUENT y CFX simulan flujos laminares y turbulentos, compresibles e incompresibles
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
Análisis Electromagnéticos Los análisis electromagnéticos son utilizados para calcular campos magnéticos y otras variables. También se utilizan para simular de corrientes alternas, continuas y señales transitorias. Se pueden obtener un flujo magnético, intensidad de campo magnético, fuerzas magnéticas e impedancia,
PRINCIPALES TIPOS DE ANÁLISIS
FSI - Estudia problemas que involucran la interacción entre dos o mas físicas diferentes, acoplando sus efectos.
BIBLIOGRAFIA
Elementos Finitos - A Base da Tecnologia CAE F., Avelino Alves Editora Érica
BIBLIOGRAFIA
Otras referencias en portugues Introdução À Análise e Ao Projeto Em Elementos Finitos Kim, Nam H.; V. Sankar, Bhavani Editora LTC
BIBLIOGRAFIA
Otras referencias en portugues
Um Primeiro Curso em Elementos Finitos Jacob Fish, Ted Belytschko Editora LTC
BIBLIOGRAFIA
Otras referencias en portugues
Método dos Elementos Finitos Primeiros passos Aloisio Ernesto Assan Editora da Unicamp
BIBLIOGRAFIA
Cook R.D., Malkus D.S. and Plesha M.E. (1989) Concepts and Applications of Finite Element Analysis, 3rd, Wiley, Chichester.
Cook, R.D., (1995) Finite Element Modeling for Stress Analysis, Wiley, Chichester.
Crisfield M.A. (1991) Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Vol. I & II, Wiley, New York.
Hallquist J.O. (1994) LS-DYNA Theoretical Manual.
Huebner K.H. (1975) The Finite Element Method for Engineers, Wiley, New York .
BIBLIOGRAFIA
Hughes T.J.R.(1987) The Finite Element Method, Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
Simo J.C. and Hughes T.J.R. (1998) Computational Ineslaticity, Springer-Verlag, New York.
Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.(1991) The Finite Element Method, McGraw-Hill, New York.
Bathe K.J. (1996) Finite Element Procedures, Prentice-Hall, Englewood Cliffs. N.J.
Belytschko T., Liu W.K., Moran B.,(2000) Nonlinear Finite Elemens for Continua and Structures, Wiley, New York.
NAFEMS, Owen e Hinton (1992) , Introduction do Nonlinear Finite Element Analysis, Nafems, Glasgow .
ETAPAS DEL ANÁLISIS
Decisiones Preliminares
Cuales son las necesidades de evaluación de la estructura?
Pre-Procesamiento
Que tipo de análisis?
Solución
Que debe ser modelado?
Pos-Procesamiento
Cuales son las cargas, apoyos y materiales?
Interpretación de Resultados
ETAPAS DEL ANÁLISIS
Decisiones Preliminares
GERACIÓN DE GEOMETRIA
Pré-Procesamiento
PROPIEDADES DEL MATERIAL
Solución
GERACION DE MALLA
Pós-Procesamiento
DEFINICIÓN DE APOYOS
Interpretación de Resultados
DEFINICION DE CARGAS
ETAPAS DEL ANÁLISIS
Decisiones Preliminares
Pré-ProcesamIento
Solución
Pós-Procesamiento
Interpretación de Resultados
PROCESAMIENTO DEL ANÁLISIS
ETAPAS DEL ANÁLISIS
Decisiones Preliminares
Pré-Procesamiento
Solución
VISUALIZACIÓN DE CONTORNOS
Pós-Procesamiento
GENERACIÓN DE GRÁFICOS
Interpretación de Resultados
GENERACION DE LISTAS
