Metodologia del diseño

METODOLOGÍA GENERAL DEL DISEÑO
1.-Generalidades.-La introducción de las modernas técnicas de análisis numérico, en conjunción con la generalización del uso de ordenadores digitales, originó una primera revolución en las técnicas de diseño al posibilitar la realización de cálculos inabordables con anterioridad. La introducción del diseño asistido por ordenador está generando en la actualidad unasegunda revolución al facilitar de forma extraordinaria las tareas más tediosas del diseño. Una tercera revolución, la introducción del diseño óptimo, no se ha materializado hasta el momento de forma tan notable como las anteriores, a pesar del gran esfuerzo invertido en su investigación y desarrollo y al interés despertado por sus expectativas de aplicación; ello se debe fundamentalmente a ladispersión actual de sus técnicas y a la carencia de un cuerpo de doctrina firmemente establecido. En este estudio se analiza el diseño asistido óptimo de estructuras a partir de una perspectiva metodológica general, desarrollando un sistema genérico, modular, unificador y de amplio rango de aplicación. Bajo este punto de vista, los diversos módulos que componen un sistema de diseño asistido óptimoson analizados separadamente y en su conjunto, detallando sus interrelaciones mutuas. A lo largo del desarrollo se pone especial énfasis en los aspectos relativos al cálculo estructural y al Método de Elementos Finitos, sin causar con ello una pérdida importante de generalidad en las exposiciones.

1.2.-Planteamiento del Problema.-Diseñar es una actividad sumamente compleja y difícil. Nosolo requiere un amplio bagaje de conocimientos teóricos, sino también creatividad, intuición, experiencia y grandes dosis de sentido común. Un diseño se realiza por un motivo; en general, con el fin de satisfacer una necesidad, una aspiración material, estética, económica, social, etc. El reconocimiento de la necesidad para cuya satisfacción el diseño será creado, lleva implícita la imposición deun conjunto de requisitos que debe cumplir para ser admisible, así como la formulación de un criterio que permita discernir hasta que punto es satisfactorio. Desde un punto de vista operativo, diseñar implica una serie de aspectos que solo un ser humano puede desarrollar, como definir el objetivo y crear algo nuevo. Pero también implica una serie de aspectos tediosos y complejos, y son precisamente&tos los que impiden realizar diseños mejores por falta de medios materiales y tiempo y por la capacidad limitada de trabajo de los seres humanos. Si estos aspectos en gran medida rutinarios, como analizar el diseño, representarlo en planos y explicitar sus especificaciones técnicas, decidir las modificaciones que deben efectuarse para mejorarlo, etc. Se pudiesen obviar o si se pudiese reducircuanto menos su enorme coste, el diseñador podría dedicar toda su capacidad a las labores más creativas. El cálculo numérico ha permitido automatizar notablemente los procesos de análisis y abordar problemas de complejidad creciente.
El diseño geométrico asistido por ordenador está permitiendo ya automatizar la representación. El diseño óptimo deberá automatizar, al menosparcialmente, la toma de decisiones, que es el eslabón siguiente de la cadena. En términos matemáticos se formula el problema del diseño óptimo como la selección de un conjunto de variables de diseño, de forma que se minimice una función de coste generalizado, o funci6n objetivo, (opuesta de una funci6n de satisfacción que debe maximizarse), y se verifiquen unas restricciones que se expresan en generalmediante ecuaciones e inecuaciones. El problema así descrito se conoce con el nombre de "problema general de minimización condicionada", y al conjunto de técnicas que permiten obtener su solución, así como la de otros problemas análogos, se las denomina con el nombre genérico "Programación Matemática”.
La programación matemática es ya un área del conocimiento que envuelve una...