Creación del modelo FEA

En este paso, la geometría será dividida en elementos finitos por un mallador automático (automesher). Mientras que el automesher hará la parte aburrida del problema, debemos definir ciertos parámetros del proceso para controlar el tamaño y la calidad.

Para la mayoría de los usuarios de FEA, mallar un modelo complejo puede convertirse en un verdadero dolor de cabeza. Los ensambles de la vida real son complejos, tienen áreas detalladas, y con frecuencia, tienen partes delgadas o pequeñas que necesitan ser incorporadas en la malla. A pesar de que SolidWorks tiene uno de los meshers más sólidos del mercado, el acto de la conversión de la geometría compleja en una malla puede seguir siendo un desafío.

Conceptos fundamentales:

Tamaño del elemento: El tamaño del elemento y la tolerancia del tamaño del elemento se establecen automáticamente, basándose en las características geométricas del modelo. El tamaño del elemento representa el tamaño “característico del elemento” y se define como el diámetro de una esfera que circunscribe el elemento. Sabemos que la densidad del mallado afecta directamente la exactitud de resultados. Cuantos más pequeños son los elementos, más bajos son los errores de discretización, pero más largos son los tiempos de solución. En la mayoría de los análisis con SolidWorks, los ajustes del mallado colocados por defecto producen una malla que proporciona errores de discretización al límite de lo aceptable y la solución requiere un tiempo razonablemente corto.

Tolerancia: este campo fija la tolerancia en el tamaño global de los elementos. El valor prefijado es igual al 5% del tamaño global del elemento. A veces, cuando el “mesher” no puede mallar el modelo, el aumento de la tolerancia puede ayudar.

Calidad del mallado: como vimos anteriormente, la malla se puede crear en alta o baja calidad. Por defecto se utilizan mallas de alta calidad. Para utilizar una malla de baja calidad, debemos tildar “malla de calidad borrador” en la pestaña avanzadas.

Opciones del menú mallado

Calidad de malla

Borrador Asigna cuatro nodos angulares a cada elemento sólido. Asigna tres nodos angulares a cada elemento de vaciado.

Utilice la calidad de mallado Borrador para realizar una evaluación rápida.

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un nodo en el medio de cada arista (un total de seis nodos centrales). Asigna seis nodos a cada elemento de vaciado: tres nodos angulares y tres nodos centrales.

Se recomienda utilizar la opción de calidad Alta para obtener resultados finales y para modelos con geometría curva.

Puntos jacobianos Sólo está disponible para malla de Alta calidad. Establece el número de puntos de integración que se usarán para verificar el nivel de distorsión de los elementos tetraédricos. Puede seleccionar 4, 16, 29 puntos gausianos o En los nodos.

Configuración de mallador

Regenerar la malla de piezas fallidas con

malla incompatible Intenta utilizar el mallado incompatible para sólidos de unión rígida donde el mallado compatible ha fallado. Usado sólo para malla sólida.

Basado en curvatura Activa el esquema de mallado basado en curvatura para efectuar operaciones de mallado subsiguientes. El mallador crea más elementos en zonas de mayor curvatura automáticamente (sin necesidad de controlar la malla).

El mallador basado en la curvatura puede buscar interferencias entre los sólidos antes de mallar. Si se detectan interferencias, el mallado se detiene. Asegúrese de solucionar todas las interferencias antes de volver a mallar. La detección de interferencias sólo se encuentra disponible al definir un contacto de unión rígida con una malla compatible.

La malla basada en curvatura siempre es compatible para aristas en contacto o parcialmente en contacto de los sólidos de chapa metálica y superficie. El mallador basado en la curvatura también admite el mallado compatible entre caras sólidas en contacto.

N.º predet. de elementos en un círculo Define el número mínimo de elementos que el mallador crea en las curvaturas.

Estándar Activa el esquema de mallado de Delaunay-Voronoi para efectuar operaciones de mallado subsiguientes. Transición automática Aplica automáticamente controles de malla a operaciones pequeñas, taladros, redondeos y otros detalles finos del modelo.

Desactive Transición automática antes de mallar modelos grandes con muchas operaciones y detalles pequeños para evitar la generación de un número innecesariamente grande de elementos.

Pruebas automáticas para sólidos Vuelve a intentar de manera automática el mallado del modelo empleando un tamaño de elemento global distinto. Debe controlar el número máximo de intentos permitidos y los factores mediante los cuales se ajustarán las escalas del elemento global y la tolerancia para cada prueba.

Número de intentos Establece el número máximo de intentos de mallado. Factor de tamaño de elemento para cada

intento

Establece el factor de multiplicación para calcular el nuevo tamaño del elemento global.

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nueva tolerancia.

Si la distancia entre dos nodos es inferior a este valor, los nodos se fusionan, a menos que se especifique lo contrario por condiciones de contacto. La tolerancia no puede exceder del 30% del tamaño del elemento.

Realineación automática para vaciados no

compuestos Realinea automáticamente las superficies de vaciado (no compuestos) para que todas las caras superiores e inferiores tengan una orientación uniforme. Si esta opción está desactivada, puede ser necesario invertir las superficies de vaciado mal alineadas manualmente. Seleccione las caras deseadas, en el gestor de Simulation, haga clic con el botón derecho del ratón en Malla y haga clic en Invertir elementos de vaciado.

Mostrar opciones avanzadas para definiciones de contactos (sin penetración y sólo ajuste por contracción)

Muestra las opciones de formulación de contacto avanzadas en el PropertyManager Conjuntos de contactos para las condiciones de contactos Sin penetración y Ajuste por contracción.

Renderizar perfil de viga Muestra las secciones transversales de los miembros estructurales en trazados de malla de viga. Cuando está desactivado, los elementos de viga se muestran como cilindros huecos, independientemente de la forma de su sección transversal. Puede ignorar esta opción en el PropertyManager Calidad de malla.

Diferencias entre el mallador estándar y el basado en curvatura.

El mallador basado en curvatura trabaja con el radio de curvatura de cada área del modelo, y trata de asignar elementos basándose en dicha curvatura. Por ejemplo, en agujeros pequeños los elementos son mas pequeños que en placas planas y gruesas.

En el caso del análisis de tensión, los cambios de sección son generalmente concentradores de tensiones. Sabemos que cuanto mas pequeños son los elementos en estas regiones, normalmente los resultados son más precisos, por lo que el mallador basado en curvatura nos ayuda con la precisión de estos casos.

Para un modelo dado, el mallador basado en curvatura probablemente cree más elementos (y por lo tanto tardan más tiempo en resolver) que el mallador estándar. La ventaja, es que generalmente puede mallar modelos más complejos. Otra ventaja importante, es que puede usar varios núcleos del procesador para mallar, lo que reduce el tiempo de mallado en equipos con mas de un núcleo. Debido a esto, el tiempo total del estudio es semejante para ambos tipos de malla.

En una malla basada en curvatura, el tamaño de elemento se determina matemáticamente por el número mínimo de elementos que caben en un círculo hipotético.

Introducción al FEA_rev1 Página 57 de 72 El caso más común es el de los radios de acuerdo, que normalmente abarcan 90° de un círculo. Si el N.º mín. de elementos en un círculo se establece en 8, el círculo imaginario completado contiene 8 elementos. Por tanto, el arco del 90°contiene 2 elementos.

La experiencia muestra que las mallas basadas en curvatura arrojan mejores resultados que las estándar, por lo que se recomienda emplear este tipo de mallas por defecto. Una buena práctica es analizar los resultados obtenidos por ambos métodos de mallada como un paso adicional de la validación de los resultados.

Definir mallado

Los parámetro de mallado se configuran en el menú crear malla. Hay que prestar atención en piezas realizadas con chapas, ya que necesitamos un mallado mucho más fino que lo propuesto por defecto. Esto es debido a que el software estima el tamaño en relación al tamaño global del modelo, pero no considera que existan partes de poco espesor.

Como punto de partida podemos usar elementos de la mitad de tamaño que el espesor de la chapa. En este caso existen chapas de 5/16”, por lo que probamos con 4mm

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