Un acercamiento al método de modelación por elementos finitos para la Educación Técnica y Profesional
Resumen
El siguiente artículo es una introducción al método de
elementos finitos, utilizando para ello uno de los programas
comerciales que se encuentran en el mercado; el
ANSYS, con el fin de motivar a los docentes de la
ETP en la utilización e introducción del mismo
(como medio del PPP y como herramienta de cálculo).
En él se utiliza como ejemplo una barra sometida a
flexión simple, destacándose el algoritmo a
seguir tabulándose los resultados finales.
Introducción
El desarrollo de
las computadoras
personales en los últimos años ha permitido poner
en manos de técnicos e investigadores herramientas
de cálculos precisas y rápidas para el diseño,
y comprobación de dispositivos, piezas y estructuras,
utilizando para ello procedimientos de
cálculo y métodos de
elevada precisión que debido a su volumen y
complejidad eran extremadamente laboriosos.
En la resistencia de
materiales
ciencia
básica para el diseño mecánico en la
utilización de criterios y análisis tomados de la teoría
de la elasticidad esto
se ha hecho más evidente en el método de elementos
finitos, nos permite un acercamiento preciso y es de amplia
utilización debido al número elevado de programas
que se encuentran en el mercado, estos programas son de uso
general y su campo de empleo abarca
los problemas
estructurales y los no estructurales, permitiendo determinar
tensiones y deformaciones, problemas de transferencia
térmica, vibraciones, electromagnetismo, acústica,
etc.
Sobre la base del intercambio durante las secciones de
preparación metológica con los docentes de la ETP
de la especialidad se constató que el 95% desconoce la
existencia de estos programas; el 90% no conoce la existencia del
método de cálculo por Elementos Finitos y sus
ventajas y los que tienen referencia del mismo lo encuentran
demasiado complejo producto de su
aparato matemático.
Nos proponemos en este trabajo
recomendar su estudio y aplicación, dando un ejemplo
sencillo que permita su divulgación entre los profesores
de la
educación técnica y profesional que ya cuentan
en sus centros con el equipamiento técnico necesario para
el trabajo con
estos programas.
Desarrollo
Entre los programas de Elementos Finitos que se
encuentran en el mercado podemos citar los siguientes:
1. Abaqus (de propósito
general)2. Algor
3. Nastran
4. Ansys
Estos programas tienen la ventaja de que el usuario no
necesita de conocimientos especiales de software o de hardware de computadoras,
bastando para ello tener el
conocimiento básico del método de elementos
finitos para el planteamiento del
problema y de sus condiciones de frontera,
ayudándonos el programa a la
creación del modelo de
cálculo.
El ejemplo que presentamos en este trabajo está
implementado a través del programa Ansys que por su
sencillez y asequibilidad nos parece idóneo para el
trabajo en esta primera etapa de
familiarización.
El análisis de otros programas y su
comparación se sale fuera de los límites de
este trabajo introductorio al método.
Dentro de las ventajas del método de los
Elementos Finitos podemos citar las
siguientes:
1. Resolución de formas complejas de
cuerpos.2. Resolución de sistemas de cargas
generales.3. Modelar cuerpos compuestos de diferentes
materiales.4. Ilimitado número de tipo y
condiciones de frontera.5. Variar las dimensiones de los elementos y
usar elementos pequeños donde sea
necesario.6. Es fácil de alterar.
7. Se incluyen elementos
dinámicos.8. Solución de problemas de no
linealidad material y geométrica con grandes
deformaciones y rotaciones.
Los programas comerciales como el Ansys están
constituidos por tres bloques para la implementación
computacional de un modelo de Elementos Finitos.
Estos tres bloques son:
Preprocesador (para construir el modelo de elementos
finitos, aplicar cargas y condiciones de
frontera).Solución o Procesador (cada programa tiene
varios procesadores en función del tipo de
análisis que puedan realizar. En este bloque se
ensamblan y resuelven los sistemas de ecuaciones).Post Procesador (se dan los resultados en firma de
tablas y gráficos).
Página siguiente  |