Modelado geométrico y análisis por fem

Ingeniería Electromecánica

Diseño e ingeniería asistido por computadora

Modelado geométrico y análisis por FEM

Basto Gutiérrez Sealtiel
Be Puc Germán
Sulub Ku Melchor
Villarreal Carrillo Ernesto

UTM 2010

04/03/2011

Conceptos básicos de Modelado Geométrico

Un modelo geométrico describe la forma de un objeto físico o matemático por un medio geométrico, es la construcción oel uso de modelos geométricos. Los modelos geométricos se utilizan adentro gráficos de computadora, diseño automatizado y fabricación, y muchos campos aplicados por ejemplo proceso de imagen médico.
Un mismo objeto puede modelarse de múltiples maneras. La elección del método depende directamente del uso que se le pretenda dar y la elección adecuada es crucial para que el proceso sea eficaz y paraevitar problemas innecesarios.
Si se prevé que será necesario hacer cambios en los objetos es preferible trabajar con objetos paramétricos y modificadores asociados. Si no es así, la mejor opción es convertir cuanto antes el objeto a malla poligonal y sacar partido de los poderosos recursos de edición de mallas de 3Dstudio para modelar modificando directamente los elementos básicos (subobjetos):vértices, aristas y caras. Hay que tener presente que, en última instancia, cualquier objeto se convierte en una malla poligonal en el momento de la representación. Trabajar a nivel de malla quiere decir por consiguiente que se tiene el máximo control sobre el resultado y, por añadidura, que se economizan recursos.
La mejor opción, en muchos casos, es trabajar inicialmente con objetosparamétricos, grabar el archivo con otro nombre y completar el modelado convirtiendo los objetos a mallas poligonales. De este modo se mantiene abierta la posibilidad de volver al archivo original para sacar partido de los parámetros iniciales de definición del objeto.
La densidad de la malla asociada a un objeto paramétrico se controla desde el momento en que se crea el objeto y puede modificarse encualquier momento mientras no se lleve a cabo su conversión a malla poligonal. El que se quiera hacer que esta densidad sea mayor dependerá del tipo de objeto (los objetos curvos requieren mayores densidades para simular la curvatura) del tamaño y nivel de detalle requerido y de la distancia de observación o escalas de percepción previstas.


Conceptos básicos de elementos finitos
El análisis deelementos finitos desde su enfoque matemático fue desarrollado en 1943 por Richard Courant, quien usó el Método de Ritz del análisis numérico y el cálculo variacional para obtener soluciones aproximadas para sistemas oscilatorios. Desde un punto de vista ingenieril, el análisis de elementos finitos se origina como el método de análisis estructural de matrices de desplazamiento, el cual surge luegode varias décadas de investigación, principalmente en la industria aeroespacial inglesa, como una variante apropiada para computadores.[1] Para finales de los años de la década de 1950, los conceptos claves de matriz de rigidez y ensamble de elementos existe en las formas como se conocen hoy en día.,[2] la demanda de la NASA repercutió en el desarrollo del software de elementos finitos NASTRAN en1965
El análisis por elementos finitos (FEA por sus siglas en inglés para: Finite Element Analysis) es una técnica de simulación por computador usada en ingeniería. Usa una técnica numérica llamada Método de los elementos finitos (FEM).
Existen muchos Paquetes de software, tanto libres como no libres. El desarrollo de elementos finitos en estructuras, usualmente, se basa en análisis energéticoscomo el principio de los trabajos

En general, hay tres fases en cualquier tarea asistida por computador:
1. Pre-procesamiento. Definir el modelo de elementos finitos y los factores ambientales que influyen en él.
2. Solución del análisis. Solucionar el modelo de elementos finitos.
3. Post-procesamiento de resultados usando herramientas de visualización.
Pre-procesamiento
El...