El software ABAQUS CAE

El ABAQUS es un paquete del software comercial para el análisis del elemento infinito. ABAQUS se usa en las industrias de automotores, aeroespaciales, e industriales. El producto es popular en académico e instituciones de la investigación debido a su capacidad de modelar cualquier material. El software también proporciona una colección buena de capacidades del física múltiple, como acoplado acústico-estructural, piezoeléctrica, y capacidades del estructura- poro, haciéndolo atractivo para simulaciones producciones-niveladas donde los campos múltiple necesitan ser acoplados.

3.4 Software STAAD Pro (2006)

El STAAD Pro (2006) es un software estructural completo, que abarca todos los aspectos de la ingeniería estructural; desarrollo de los modelos, análisis, diseño, visualización y verificación. Se puede construir un modelo, verificarlo gráficamente, realizar el análisis y diseño, revisar los resultados, ordenar/buscar los datos para crear un reporte, y más todo dentro el mismo ambiente basado en gráficas.

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Los procesos de diseño y análisis se encuentran integrados de tal manera que pueden efectuarse en una misma ejecución del programa. El STAAD Pro (2006) utiliza un formato de archivo de entrada basado en un lenguaje de comandos que puede ser creado a través de un editor, el poderoso generador gráfico de datos por el STAAD Pro (2006) contiene resultados numéricos detallados del diseño y/o análisis y una excelente calidad de presentación. Posibilita el diseño de prácticamente cualquier tipo de estructura, la más general, es una estructura tridimensional, con cargas aplicadas en cualquier plano.

3.5 Modelación de bases de columnas de acero implementando el software ABAQUS 6.6-1.

1) Datos

Para comenzar este modelo, se crea las partes individuales.

La base de columna está compuesta de las siguientes características:  Un plato de dimensiones (1000 mm × 1000 mm × 300 mm).

 Un pedestal (500 mm × 500 mm × 400 mm). El pedestal también incluye 4 agujeros de diámetro de 30 mm a través del cual los pernos de anclaje son insertados.

 Una placa (500 mm × 500 mm × 36 mm) que descansa sobre el pedestal.  Los 4 pernos de anclaje.

2) Interface

El Abaqus-cae presenta por una interface gráfica para el usuario compuesta por menús, iconos y cajas de diálogos. 3) Entorno de trabajo Visualization toolbox

icons

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 Se estructura en diferentes módulos de trabajo.

 Cada módulo tiene una finalidad (Ej. Construir la geometría, discretizar el modelo, etc…) donde se realizan un conjunto de operaciones lógica, apoyándose en diferentes herramientas.

 La creación de un modelo debe realizarse transitando por los diferentes módulos en un orden lógico secuencial-descendente, o sea, desde el módulo Part hasta Visualization.

Árbol Modelo y el Árbol Resultado

 El árbol-modelo da una visión gráfica general del modelo, así como de los atributos que contiene.

 El árbol-resultado permite desplegar los resultados del análisis a partir de las bases de datos de salidas así como construir curvas.

 Ambos árboles están provistos de atajos para el acceso a algunas herramientas de las barras del menú principal.

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En este módulo realizamos las partes por separadas de nuestro modelo, se pueden realizar tantas partes como se deseen en dependencia de la complejidad del mismo.

5) Creando los materiales

Para crear los materiales usamos el módulo Property

Estableceremos 2 materiales Acero y Hormigón

Donde el acero lo estableceremos como un material elástico con un módulo de Young‘s = 200Gpa y un coeficiente de Poisson‘s de 0.3 y el hormigón con un módulo de Young‘s = 20Gpa y un coeficiente de Poisson‘s de 0.16

6) Creando las secciones

Después de haber creado un material se debe crear la sección, la cual adopta otras propiedades, además de un material previamente creado.

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7) Ensamblaje del modelo

Se usa el módulo Assembly para crear instancias de las partes. Una instancia de la parte puede ser como una representación de la parte original; una instancia no es una copia de la parte. Una instancia mantiene su asociación con la parte original, si la geometría de una parte cambia, ABAQUS/CAE automáticamente actualiza todas las instancias de la parte para reflejar esos cambios. No se puede editar la geometría de una parte directamente. El ensamblaje puede contener múltiples instancias de una única parte; por ejemplo, un remache que se usa repetidamente en el ensamblaje de una hoja metálica.

Cuando se crea una instancia de la parte, ABAQUS/CAE la ubica de manera que el origen del dibujo que define a la característica base se superponga al origen de coordenadas del ensamblaje. Cuando se crea la primera instancia de la parte, el módulo Assembly despliega un gráfico indicando el origen y la orientación del sistema de coordenadas globales. Este gráfico puede ser usado para ayudar a ubicar una instancia dentro del sistema coordenado global. Para este ejemplo, se dejará fija la base de hormigón y se moverá la placa de acero y los pernos de anclaje en relación a la base de hormigón. Para crear la instancia de las partes, primero se requiere:

 Una instancia de la base de hormigón y el pedestal que se extiende de la base.  Una instancia de la placa de acero.

 Una instancia de los 4 pernos de anclaje. 8) Módulo Step

Este módulo tiene como finalidad definir los pasos para el análisis y especificar las variables de salida.

Existen diferentes tipos de análisis:  Análisis estático

 Análisis dinámico,

 Análisis de transferencia de calor  etc.

Solo un tipo de análisis puede ser definido por pasos

El análisis consiste de un paso inicial y dos pasos generales de análisis: En el paso inicial se aplicaran las condiciones de borde a las regiones del modelo y se definirá el contacto entre las regiones del mismo. En el primer paso general de análisis será establecido el contacto. En el segundo paso general de análisis se modificarán dos de las condiciones de borde y será aplicada una presión sobre una las mitades del modelo. ABAQUS/CAE crea el paso inicial por defecto, pero el usuario debe crear los otros dos pasos de análisis que son:

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 Paso de análisis Contacto.  Paso de análisis Carga.

9) Módulo Interaction

Se usará el módulo de interacción Interaction para definir el contacto entre dos regiones del modelo. El primer paso es crear las superficies que serán incluidas en las interacciones. No siempre es necesario crear las superficies con anticipación; si el modelo es simple o las superficies fáciles de seleccionar, se pueden indicar las superficies maestras (master) y esclavas (slave) directamente en la ventana cuando se crean las interacciones. Sin embargo, en este ejemplo es más fácil definir las superficies separadamente y luego referirse a los nombres de esas superficies cuando se crean las interacciones.

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10) Módulo load

Usamos el modulo Load para definir los valores de las cargas actuantes, en este caso  Carga concentrada (500 kN).

 Carga de momento (110 kN/m).

En el Abaqus-cae es muy complejo usar el término de carga concentrada ya que esto es una simplificación por lo que usamos una carga distribuida en el área del perfil y un momento distribuido en una superficie equivalente a los valores antes expuestos.

11) Módulo Mesh

El Módulo Mesh es donde definimos el mallado del elemento, este módulo da diversidad de opciones donde por ejemplo el elemento puede ser mallado por partes o por conjunto ensamblado, se pueden crear particiones para realizar un mallado más denso en la zona de mayor análisis.

12) Módulo Job

En el este módulo precisamos el tipo de análisis que queremos realizar y que cantidad de memoria RAM queremos asignar a este modelo.

13) Módulo visualization

Este es el último de los módulos de Abaqus donde obtenemos los resultados de nuestro modelo, este módulo brinda opciones:

También nos muestra un patrón de colores con los valores de los resultados.

La figura muestra una deformación aumentada para que el usuario la pueda distinguir a simple vista.

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3.6 Modelación de la base de columna de acero en el software Staad-Pro 2006