Introduccion al CAE FEM
Páginas: 9 (2011 palabras)
Publicado: 28 de octubre de 2013
Con el creciente desarrollo de equipos electrónicos como lo son las computadoras, se han creados paquetes de software que han agilizado los cálculos en diferentes áreas, una de ella es la ingeniería mecánica, esto es con el apoyo programas computacionales como los son Algor, Abaqus, Nastran, Pastran
Ingeniería asistida por computadora o por ordenador (CAE, del inglés Computer AidedEngineering) es el conjunto de programas informáticos que permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades, viabilidad y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de fabricación y reducir al máximo las pruebas para la obtención delproducto deseado.
La base de todas ellas se presentan como módulos o extensiones de aplicaciones CAD, que incorporan:
Análisis cinemático.
Análisis por el método de elementos finitos (FEM, Finite Elements Method).
Maquinado por control numérico CNC (Computered Numeric Control).
De exportación de ficheros "Stl" (Estereolitografía) para máquinas de prototipado rápido.
CAD
El método de loselementos finitos (MEF en castellano o FEM en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería yfísica.
El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema físico sobre geometrías complicadas. El MEF se usa en el diseño ymejora de productos y aplicaciones industriales, así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano.
El Método de Elementos Finitos (MEF) fue al principiodesarrollado en 1943 por Richard Courant, quien utilizó el método de Ritz deanálisis numérico y minimización de las variables de cálculo para obtener soluciones aproximadas a un sistema de vibración. Poco después, un documento publicado en 1956 por M. J. Turner, R. W. Clough, H. C. Martin, y L. J. Topp estableció una definición más amplia del análisis numérico.1 El documento se centró en “larigidez y deformación de estructuras complejas”. Con la llegada de los primeros ordenadores instaura el cálculo matricial de estructuras. Éste parte de la discretización de la estructura en elementos lineales tipo barra de los que se conoce su rigidez frente a los desplazamientos de sus nodos. Se plantea entonces un sistema de ecuaciones resultado de aplicar las ecuaciones de equilibrio a los nodos dela estructura. Este sistema de ecuaciones se esquematiza de la siguiente manera:
(*)
Donde las incógnitas son los desplazamientos en los nodos (vector u) que se hallan a partir de las "fuerzas" o "solicitaciones" en los nodos (vector ) y de la rigidez de las barras (matriz de rigidez ). Conocidos dichos desplazamientos es posible determinar los esfuerzos en las barras. La solución obtenida esexacta.
¿Cómo trabaja el MEF en la práctica?[editar · editar código]
El MEF es un método numérico de resolución de ecuaciones diferenciales. La solución obtenida por MEF es sólo aproximada, coincidiendo con la solución exacta sólo en un número finito de puntos llamados nodos. En el resto de puntos que no son nodos, la solución aproximada se obtiene interpolando a partir de los resultadosobtenidos para los nodos, lo cual hace que la solución sea sólo aproximada debido a ese último paso.
El MEF convierte un problema definido en términos de ecuaciones diferenciales en un problema en forma matricial que proporciona el resultado correcto para un número de finito de puntos e interpola posteriormente la solución al resto del dominio, resultando finalmente sólo una solución aproximada. El...
Ingeniería asistida por computadora o por ordenador (CAE, del inglés Computer AidedEngineering) es el conjunto de programas informáticos que permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades, viabilidad y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de fabricación y reducir al máximo las pruebas para la obtención delproducto deseado.
La base de todas ellas se presentan como módulos o extensiones de aplicaciones CAD, que incorporan:
Análisis cinemático.
Análisis por el método de elementos finitos (FEM, Finite Elements Method).
Maquinado por control numérico CNC (Computered Numeric Control).
De exportación de ficheros "Stl" (Estereolitografía) para máquinas de prototipado rápido.
CAD
El método de loselementos finitos (MEF en castellano o FEM en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería yfísica.
El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema físico sobre geometrías complicadas. El MEF se usa en el diseño ymejora de productos y aplicaciones industriales, así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano.
El Método de Elementos Finitos (MEF) fue al principiodesarrollado en 1943 por Richard Courant, quien utilizó el método de Ritz deanálisis numérico y minimización de las variables de cálculo para obtener soluciones aproximadas a un sistema de vibración. Poco después, un documento publicado en 1956 por M. J. Turner, R. W. Clough, H. C. Martin, y L. J. Topp estableció una definición más amplia del análisis numérico.1 El documento se centró en “larigidez y deformación de estructuras complejas”. Con la llegada de los primeros ordenadores instaura el cálculo matricial de estructuras. Éste parte de la discretización de la estructura en elementos lineales tipo barra de los que se conoce su rigidez frente a los desplazamientos de sus nodos. Se plantea entonces un sistema de ecuaciones resultado de aplicar las ecuaciones de equilibrio a los nodos dela estructura. Este sistema de ecuaciones se esquematiza de la siguiente manera:
(*)
Donde las incógnitas son los desplazamientos en los nodos (vector u) que se hallan a partir de las "fuerzas" o "solicitaciones" en los nodos (vector ) y de la rigidez de las barras (matriz de rigidez ). Conocidos dichos desplazamientos es posible determinar los esfuerzos en las barras. La solución obtenida esexacta.
¿Cómo trabaja el MEF en la práctica?[editar · editar código]
El MEF es un método numérico de resolución de ecuaciones diferenciales. La solución obtenida por MEF es sólo aproximada, coincidiendo con la solución exacta sólo en un número finito de puntos llamados nodos. En el resto de puntos que no son nodos, la solución aproximada se obtiene interpolando a partir de los resultadosobtenidos para los nodos, lo cual hace que la solución sea sólo aproximada debido a ese último paso.
El MEF convierte un problema definido en términos de ecuaciones diferenciales en un problema en forma matricial que proporciona el resultado correcto para un número de finito de puntos e interpola posteriormente la solución al resto del dominio, resultando finalmente sólo una solución aproximada. El...
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