PRUEBA 1 ING ESTRUCTURAL

11MEF

TEMA II INFLUENCIA DE LA FORMA Y RIGIDEZ DEL ELEMNTO FINITO

Actividad 10:

Conferencia 5:

Titulo: Recomendaciones prácticas para la modelación en MEF

Sumario:

1. Introducción

2. Influencia de la forma del elemento finito

3. Influencia del tamaño del elemento. Densidad de la malla

4. Uso de la herramienta Mesher del programa STAADPro 2006.

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Influencia de la forma de elemento finito

INFLUENCIA DE LA FORMA DEL ELEMENTO FINITO

Unas de las primeras decisión en el calculo de una estructura por elemento finito es seleccionar el elemento que se va a utilizar para el análisis. Esta es una decisión importante y en ningún caso inmediata, porque como hemos visto hasta aquí en los ejemplos que se han resuelto, se pueden utilizar varios tipos de elementos para resolver un problema todos con diferentes grado de precisión.

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INFLUENCIA DE LA FORMA DEL ELEMENTO FINITO La selección de un determinado elemento es una decisión totalmente personal del proyectista que tiene que pronunciarse en base a:2.Las características propias de la estructura analizar3.Los tipos de elementos, programa de calculo y capacidad del equipo de computo disponible4.La experiencia acumulada en la solución de problemas similares por el método de los elementos finitos

No obstante estos planteamientos generales existen unas normas mínimas las cuales deben tomarse en consideración•En caso de que se tenga una cierta idea de la forma polinomica de la solución, conviene utilizar elementos con funciones de forma del mismo grado que la solución conocida. Esto no sólo favorece la obtención de la solución exacta en los nodos, sino también garantiza que la variación de los desplazamiento en el interior de cada elemento es la correcta. Desafortunadamente, esta situación no ocurre en la mayor parte de los casos de interés práctico•En zonas donde se intuya que puede existir gradientes de tensiones elevados es más adecuado utilizar elementos de mayor orden. Por el contrario en zonas de donde dicha variación sea más uniforme puede obtenerse una buena aproximación con elementos menos precisos.•Dadas las crecientes posibilidades de rapidez de cálculo y de capacidad de almacenamiento de las computadoras actuales, se recomienda utilizar elementos finitos sencillos (pocos nodos) frente elemento mas complejos (muchos nodos)

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RECTANGULARESRECTANGULARES

Mayor precisión que sus homólogos triangulares para el mismo numero de

grados de libertad

Mucho mas versátiles en la discretización de

geometrías complejas

TRIANGULARESTRIANGULARES

Compresión o Compresión o tracción puratracción pura

FlexiónFlexión

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TRACCIÓN COMPRESIÓN

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MODELO IDENTIFICADORDENOMINACIÓN

EN ABAQUSCANTIDAD

ELEMENTOSTAMAÑO

ELEMENTO

Bidimensional(2D)

Modelo 1

CPS4R

558 30 cm

Modelo 2 792 25 cm

Modelo 3 1242 20 cm

Modelo 4 4974 10 cm

Modelo 5 19896 5 cm

Tridimensional(3D)

Modelo 1

C3DR

84 30 cm

Modelo 2 114 25 cm

Modelo 3 364 20 cm

Modelo 4 2724 10 cm

Modelo 5 21792 5 cm

Tabla 2.3.1 Características generales de los modelos utilizados

Definición de las variantes

Recomendaciones generales para determinar una forma adecuada del elemento finito

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Punto de ReferenciaVariable de Control


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1010MEF


Para tomar una decisión en cuanto a la forma se necesita valores de referencias de la variable de control, ya sean por ensayos a escala de laboratorio o por resultados de expresiones analíticas validadas por la práctica ingenieril


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INFLUENCIA DE LA FORMA DEL ELEMENTO FINITO Para tomar una decisión es importante tener una valoración del error que se obtiene entre la modelación virtual y una respuesta predeterminada de la variable de control, la cual se obtiene de ensayos de laboratorio o de formulaciones analíticas validadas por su uso en el de cursar del tiempo en la solución de problemas reales de la ingeniería estructural


ESTIMACIÓN DEL ERROR

1. Error absoluto

)()( iniei QQe −=

:)(ieQ i-ésima carga del ensayo experimental

:)(inQ i-ésima carga obtenida en el modelo

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ESTIMACIÓN DEL ERROR

2. Error medio cuadrático (EMC)

( )p

n

i inie

n

QQ2

1 )()(∑ =−

3. Desviación absoluta media (DAM)

p

n

i inie

n

QQ∑ =−

1 )()(

4. Porcentaje del error medio absoluto (PEMA)

p

n

iie

inie

n

Q

QQ∑ =

−1

)(

)()(

:pn número de puntos (i)

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INFLUENCIA DEL TAMAÑO DEL ELEMENTO FINITO

Influencia del tamaño del elemento finito. Densidad de la malla

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USO DE LA HERRAMIENTA MESHER DEL PROGRAMA STAADPRO 2006

Uso de la herramienta Mesher del programa STAADPro 2006

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Dimensiones del contorno

(40 m x 40 m)

Chequeo del sistema local de eje

coordenado

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Chequeo del sistema local de eje

coordenado

Opciones de la Malla

X = 5m

Generar la malla

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Definir el contorno externo

! Dar doble clik en el ultimo punto para cerrar el contorno !

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Definir el contorno interno

! Dar doble clik en el ultimo punto para cerrar el contorno !

1919MEF



Chequeo de las coordenadas de los

vértices

2020MEF



Crear la malla

2121MEF



Crear la malla

2222MEF



Chequeo de la malla

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