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05 (Anexo) – El Patch Test

Diego Andrés Alvarez MarínProfesor Asociado

Universidad Nacional de ColombiaSede Manizales

El patch test

● Es una prueba informal del desempeño de un conjunto de elementos finitos. Se usa para verificar si el elemento tiene el comportamiento esperado en unas cuantas configuraciones de desplazamiento, deformación o esfuerzo simples, o si simplemente si un programa de elementos finitos funciona correctamente.

● Un elemento que no pase el test se debe usar con extrema precaución.

● Incluso si el elemento pasa el patch test, puede mostrar un desempeño poco satisfactorio en otros casos.

● El hecho que un elemento satisfaga el patch test, puede dar indicaciones que el elemento puede converger a la solución real a medida que la malla se haga más fina.

¿Qué es un patch?

Patch test (Irons, 1965)

La idea es que toda estructura debe ser capaz de reproducir los modos de cuerpo rígido y estados con deformación y esfuerzo constante. Tiene dos formas:● Patch test de desplazamientos: se usa para

verificar que los elementos puedan reproducir exactamente los modos de cuerpo rígido y el estado de deformación constante.

● Patch test de fuerza: se usa para verificar que los elementos puedan reproducir exactamente los estados de esfuerzo constante.

Patch test

Se utilizan mallas como las mostradas. Todos los elementos deben ser del mismo tipo de material. Debe haber al menos un patch node interior. Los elementos deben ser irregulares. Se pueden mezclar elementos triangulares y rectangulares.

Patch test

● Cuando se mezclan elementos de diferente tipo se está verificando que dichos elementos pueden funcionar conjuntamente.

● Las diferencias entre la solución correcta y la estimada con el método deben ser der orden de la precisión del computador, esto es 10-10. Diferencias del orden de 10-3 pueden indicar un problema o en la programación o en el elemento finito.

Patch test de desplazamientos● Para verificar que los elementos pueden representar

movimientos de cuerpo rígido se hace lo siguiente:

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Patch test de desplazamientos● Para verificar que los elementos pueden representar

estados de deformación constante se hace lo siguiente:

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Patch test de fuerzas● Para verificar que los elementos pueden representar

estados de esfuerzo constante se hace lo siguiente:

Patch test de fuerzas

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Tomado de: Daryl Logan. A first course in the Finite Element Method. 5 ed.