PDF superior El Método de los elementos finitos en problemas de vigas

El Método de los elementos finitos en problemas de vigas

El Método de los elementos finitos en problemas de vigas

El análisis de estructuras masivas se ha enfocado tradicionalmente desde la perspectiva de la Teor´ıa de la Elasticidad, la cual busca resolver el problema a partir de la integraci´on de las ecuaciones diferenciales que gobiernan la cinem´atica de un s´olido el´astico. Este tratamiento es posible s´olo en casos de cuerpos simples. Para estructuras complejas se hace necesario apelar a m´etodos num´ericos, los cuales tuvieron su apogeo a partir de la invencion de los computadores digitales. Es a partir de la mitad del siglo XX que comenz´o el desarrollo de una alternativa que, para muchos problemas, resulta m´as eciente, como el m´etodo de los elementos nitos [1] y [3]. Presentamos el m´etodo por medio de un problema de exi´on en una barra en voladizo, problema de la barra empotrada, problema de la barra el´astica. La investigacion está dirigida a profesionales para quienes ya no resulta suciente el estudio de estructuras compuestas por solamente barras, sino que es necesario conocer la teor´ıa de elementos nitos que permita la soluci´on de problemas relativos a estructuras más complejas [5].
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Determinación de la máxima deflexión en vigas de Euler Bernoulli y Timoshenko aplicando el Método de los Elementos Finitos

Determinación de la máxima deflexión en vigas de Euler Bernoulli y Timoshenko aplicando el Método de los Elementos Finitos

El Método de elementos finitos se inició con las investigaciones de Hrennikoff (1941); Courant (1943); Argyris (1955); Turner, Clough, Martin y Topp (1956)[37]; Clough fue el primero en acuñar y emplear el término elemento finito en 1960, Zienkiewicz (1967) [38]; Oden (1972) [4]; Gilbert Strang y George Fix (1973). Y gracias a sus investigaciones el Método del Elemento Finito (MEF) es uno de los métodos numéricos para aproximación de soluciones de problemas que involucran ecuaciones en derivadas ordinarias y parciales, más potentes y utilizadas en la actualidad y, también, posiblemente uno de los más activos como campo de investigación tanto teórica como aplicada. Su potencial se basa principalmente en su sólida base matemática, su capacidad para ser aplicado a una gran variedad de problemas de diferente origen y su aptitud cuando los dominios de análisis son complejos, debido a que las mallas de elementos finitos se adaptan fácilmente, considerando no linealidades y distintos tipos de condiciones de contorno. Por tanto a la hora de abordar un problema, el MEF representa una herramienta de análisis adecuada, eficaz y en muchas ocasiones la única.
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Simulación numérica de problemas de transferencia de energía en alimentos de geometría irregular utilizando el método de los elementos finitos

Simulación numérica de problemas de transferencia de energía en alimentos de geometría irregular utilizando el método de los elementos finitos

cárnico y de panificados, existe una tendencia creciente en obtener productos semi o totalmente elaborados (alimentos RTE, en ingles “ready to eat”); el valor del mercado de productos RTE en Europa se pronostica que alcance los 13.4 miles de millones de euros para el año 2010 (An., 2008). Normalmente los alimentos pre-elaborados no tienen geometrías regulares (como esferas, cubos, placas planas, etc.) sino que presentan diversas formas geométricas, frecuentemente irregulares. Resolver las problemáticas industriales teniendo en cuenta la geometría irregular del producto ayuda a que los resultados obtenidos estén ajustados a la realidad. El método de los elementos finitos, como se dijo anteriormente, es el más adecuado para encarar los problemas de interés del sector, dada su capacidad para resolver problemas de geometría irregular.
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Aplicación de método de los elementos finitos a los problemas de amplificación dinámica de suelos

Aplicación de método de los elementos finitos a los problemas de amplificación dinámica de suelos

En la presente comunicación se ha planteado el - problema de la amplificación del movimiento sísmico - en un medio unidimensional de comportamiento no lineal media[r]

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Análisis estructural por el método de elementos finitos asistido por computadora (vigas pórticos, placas, solidos de revolución)

Análisis estructural por el método de elementos finitos asistido por computadora (vigas pórticos, placas, solidos de revolución)

T 005 3 S159 2014 UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TESIS ANALISIS ESTRUCTURAL POR EL METODO DE ELEMENTOS FINITOS ASISTIDO POR[.]

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Aplicaciones del método de elementos finitos a problemas de termofluídos

Aplicaciones del método de elementos finitos a problemas de termofluídos

2.- El elemento finito permite resolver problemas de condiciones de frontera.. complicados.[r]

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Sistema de Análisis Estructural en Plataforma Java para Vigas Continuas por el Método Elementos Finitos

Sistema de Análisis Estructural en Plataforma Java para Vigas Continuas por el Método Elementos Finitos

informática es un binomio que apoya en el aprendizaje de los contenidos de cualquier asignatura, como es el caso del análisis estructural por el método de elementos finitos. Sin embargo, la presencia de software educativo en el campo de la ingeniería por sí solo no supone un salto cualitativo en el ámbito de la educación. Pensar de esta manera es una desvalorización de los docentes y su interrelación con los alumnos. Por sí mismos no han de modificar ni los contenidos, ni los métodos, ni la calidad de los aprendizajes. En realidad, su uso en educación introduce como una herramienta más, que debe ser incorporada de acuerdo al tema y los objetivos buscados por la enseñanza de manera complementaria con otras herramientas pedagógicas.
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Aplicación del método de los elementos finitos a problemas de interpolación

Aplicación del método de los elementos finitos a problemas de interpolación

Como es conocido, no siempre admíte solución el problema de interpola ciqn po lin ómica de Bi r khoff. funcional real utilizando el método de los elementos finito s.[r]

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Análisis de flujos en lámina libre y su interacción con
sólidos y estructuras por el método de partículas y elementos
finitos (PFEM)

Análisis de flujos en lámina libre y su interacción con sólidos y estructuras por el método de partículas y elementos finitos (PFEM)

Existe un interés creciente en el desarrollo de métodos robustos, eficientes y precisos para el análisis de problemas de ingeniería en los que interaccionan fluidos en lámina libre con estructuras y/o sólidos sumergidos total o parcialmente. Ejemplos de este tipo son comunes en problemas de hidrodinámica de barcos, estructuras off-shore, aliviaderos de presas, flujos en canales, reactores de mezclas, llenado de moldes, etc.

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Aplicación del método de elementos finitos en la dinámica de fluidos

Aplicación del método de elementos finitos en la dinámica de fluidos

En la parte inicial de este trabajo, Capítulo I, se realiza un estudio introductorio al método general de los elementos finitos; estudio concerniente a conceptos básicos y proceso general, para luego detallar los principios fundamentales de la mecánica de fluidos como características principales de los fluidos y ecuaciones básicas sobre las que se sustenta el flujo de un fluido. Una vez conocidas las generalidades de los fluidos, se expresa un algoritmo general para problemas de flujo tridimensional basado en las ecuaciones fundamentales de los fluidos y en las características de los mismos. Siguiendo este camino se estudia la teoría perteneciente a un flujo no viscoso, teoría que involucra los conocimientos sobre flujo irrotacional, potencial de velocidad y función de corriente, estos conocimientos son utilizados posteriormente para la formulación de problemas mediante elementos finitos.
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Monografía  Recomendaciones para la modelación por el Método de los Elementos Finitos

Monografía Recomendaciones para la modelación por el Método de los Elementos Finitos

Desde tiempos ancestrales el papel del ingeniero ha sido básicamente el mismo, tratar de conocer e interpretar los mecanismos de la naturaleza para así poder modificarla al servicio del hombre. Para ello ha utilizado sus conocimientos, intuición, experiencia y los medios naturales a los que en cada momento ha tenido disponibles. Con el gran poder de cómputo que se tiene en estos días, el ingeniero dispone de grandes ventajas para poder llevar a cabo su misión y abordar cada día retos mas ambiciosos en la solución de nuevos problemas, cuyos aspectos políticos, económicos, científicos o tecnológicos pueden tener un mayor impacto en la mejora de la calidad de vida del hombre. Encontramos así aplicaciones de los métodos numéricos en los ámbitos más diversos desde sectores tecnológicos tan clásicos como la ingeniería estructural o la aerodinámica de aviones, hasta aplicaciones más sofisticadas como ingeniería de alimentos, ingeniería medica, diseño de fármacos, biología, etc.
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Simulación de excavaciones mediante un método de acoplamiento elementos finitos – elementos de contorno

Simulación de excavaciones mediante un método de acoplamiento elementos finitos – elementos de contorno

En este trabajo se presenta un estudio de diferentes posibilidades de llevar a cabo el acoplamiento en problemas no lineales. En el tipo de acoplamiento empleado tradicional- mente se presentan diversas posibilidades orientadas a la eliminaci´ on de las principales desventajas encontradas. Por a˜ nadidura, se propone tambi´ en otra alternativa que hace posible una resoluci´ on en paralelo. La misma est´ a basada en la descomposici´ on del dominio original en subdominios y planteamiento separado del problema en cada uno de ellos. La transmisi´ on de informaci´ on entre cada uno de ellos se lleva a cabo mediante operadores de interfase apropiados, cuya aproximaci´ on num´ erica se detalla.
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1 ESTADOS PLANOS DE TENSIONES Y DEFORMACIONES

1 ESTADOS PLANOS DE TENSIONES Y DEFORMACIONES

Los conceptos fundamentales, definiciones y ecuaciones usadas en el análisis de tensiones y deformaciones se tratan específicamente en la disciplina llamada teoría de la elasticidad. Estos fundamentos son usados para resolver problemas de tensiones por métodos clásicos ó analíticos y también por el método de elementos finitos. Por simplicidad sólo abordaremos problemas en dos dimensiones y en coordenadas cartesianas. Un tratamiento más detallado y generalizado puede encontrarse en los libros clásicos de teoría de la elasticidad [1] .

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Análisis estructural de un bus por el método de elementos finitos

Análisis estructural de un bus por el método de elementos finitos

Existen varios tipos de simulación, el modelado con factores de carga y resistencia, se origina en conceptos de estados límite, donde se multiplica por cargas de factor definidas para el diseño de estructuras, agrupando combinaciones posibles de cargas y servicios utilizadas para definir momentos de tipo cortante y variado, en base a incertidumbres generadas por las imperfecciones en los materiales sintetizados, con criterios no conservadores, contemplados en el manual de la AISC (American Institute Steel Construction), donde las combinaciones desarrolladas son efectuadas en base a incrementos o decrementos estipulados en la Norma, fundamentadas en mecánica clásica, ocupadas por principios de resistencia de materiales, para lo cual se utiliza un procedimiento definido y presentado a continuación (INEN NTE 1323, 2009). Otro análisis es el de elementos finitos este inicia en los años 70, solo en computadoras de tipo y propiedad aeronáutica, de automoción, defensa y nuclear; lográndose implantar conocimientos de física, química y matemáticas, en un modelo de estilo matemático; donde el ingeniero afronta tareas de analizar y calcular soluciones para el diseño de distintos procesos, mediante modelos simplificados, apropiados de manera experimental, para problemas gobernados por un conjunto de ecuaciones diferenciales donde el dominio obtenido es discreteado, pudiéndose crear un modelo de estilo óptimo similar al diseño, pretendiéndose ir de un medio continuo a una serie prescrita de elementos unidos entre sí, dividiendo el espacio geométrico en elementos reflejados en puntos, líneas o superficie de manera lineal, bidimensional o tridimensional; calculando las incógnitas presentadas; comportándose el material de manera elástica en curvas de tensión – deformación hasta lograr un límite definido como se especifica en la Figura 8 (Arroba, 2013).
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1 MÉTODOS APROXIMADOS DE SOLUCIÓN

1 MÉTODOS APROXIMADOS DE SOLUCIÓN

La formulación de elementos finitos puede deducirse para ciertos problemas, como por ejemplo el análisis de estructuras, como una extensión de los métodos matriciales utilizados para calcular estructuras de vigas y reticulados. Sin embargo, dicha deducción encuentra serias limitaciones cuando se quiere extender la formulación a problemas no estructurales. Por ello se mostrarán en este apunte algunos conceptos básicos de la formulación variacional del método de elementos finitos que pueden aplicarse a una gran variedad de problemas. En primer lugar describiremos algunos conceptos sobre métodos aproximados de solución para ecuaciones diferenciales, en particular veremos el método de Rayleigh-Ritz y el método de residuos ponderados. Luego veremos la utilización de estos métodos con elementos finitos y se describirá la implementación matricial y los elementos más utilizados.
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Método de elementos finitos en electromagnetismo

Método de elementos finitos en electromagnetismo

Primero, en el ejemplo anterior se trataba con un problema dimensional. Es verdad que para casi todos los problemas dimensionales siempre se pueden encontrar las funciones de prueba requeridas. Sin embargo, cuando se analizan problemas de dos o tres dimensiones es muy difícil y a menudo imposible encontrar las funciones de prueba de dominio enteras requeridas, en particular para problemas con fronteras irregulares. Segundo, en el ejemplo anterior, se llega a la solución usando papel y lápiz, procedimiento aplicable sólo a problemas muy sencillos. Para problemas complicados de interés práctico se empleará la computadora, escribiendo un programa que describa el procedimiento para la solución del mismo. Como se verá más adelante, el Método de Elementos Finitos es mucho mejor para un determinado propósito que el método clásico de Ritz y de Galerkin.
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Modelación numérica del concreto simple con elementos finitos mediante la teoría de la plasticidad y la función de fluencia de Hu y Schnobrich Numerical modeling of the simple concrete with finite elements by means of the plasticity theory and yielding fu

Modelación numérica del concreto simple con elementos finitos mediante la teoría de la plasticidad y la función de fluencia de Hu y Schnobrich Numerical modeling of the simple concrete with finite elements by means of the plasticity theory and yielding function of Hu and Schnobrich

Este artículo describe la formulación, implementación y validación de un modelo constitutivo en el método de los elementos finitos, que represente el comportamiento mecánico del concreto simple sometido principalmente a compresión, considerando estado plano de esfuerzos y deformaciones infinitesimales. Este modelo se basa en la formulación general de la teoría de la plasticidad (Simó & Hughes 1998), considerando una regla de flujo no asociado, donde el potencial plástico está definido por el criterio de fallo de von Mises y la función de fluencia corresponde a aproximaciones empíricas realizadas por Hu y Schnobrich (1989). Se formuló un algoritmo implícito de integración numérica para resolver el problema no lineal dado por el modelo constitutivo del material. El modelo constitutivo presentado en este artículo se implementó en el programa de análisis no lineal con elementos finitos a código abierto HYPLAS (de Souza Neto et al. 2008) y el postproceso se realizó con el programa GiD (CIMNE 2008). Finalmente se presenta la comparación de la respuesta estructural de los paneles sometidos a fuerzas contenidas en su plano ensayados experimentalmente por Kupfer y otros (1969), contra la simulación numérica utilizando el modelo propuesto. También se presenta un ejemplo de la aplicación del modelo propuesto a la simulación de vigas sometidas a flexión.
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Simulación por elemento finito del proceso de formado de conexiones T sin costura en caliente

Simulación por elemento finito del proceso de formado de conexiones T sin costura en caliente

método de elementos finitos para resolver problemas de termoformado. En este caso, se.. estudia el proceso de formado de la conexión T de acero de bajo carbono, para obtener.[r]

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Modelamiento Del Proceso De Embutición Utilizando El Método De Elementos Finitos

Modelamiento Del Proceso De Embutición Utilizando El Método De Elementos Finitos

Los procesos de conformado de chapas involucran una cantidad significativa de deformación, y debido a las complejidades de la plasticidad, el análisis exacto de un proceso no es factible en muchos casos. Así un número de métodos aproximados, se han sugerido con grados de variación en aproximaciones e idealizaciones. Por lo tanto, el principal objetivo del análisis matemático de los procesos de conformado de metales, es proveer la información necesaria para un apropiado diseño y control de dichos procesos. De ahí, el método de análisis debe ser capaz de determinar los efectos de varios parámetros en las características del material, durante el flujo del metal. Más aún la eficiencia en cómputo, más que la precisión de la solución, es una consideración importante para el método a ser usado en el análisis de problemas de trabajo de metales. Con lo anterior en mente, la formulación del método rígido – plástico de Elementos Finitos (algunas veces llamado Método Matriz) se utiliza para el conformado de chapas metálicas, ya que:
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Análisis contra el tiempo para presas mediante implementación numérica usando elementos finitos

Análisis contra el tiempo para presas mediante implementación numérica usando elementos finitos

Las soluciones analíticas de estos sistemas de ecuaciones se logran para configuraciones simples pero en la práctica se recurre normalmente a métodos de cálculo numérico, tales como el método de diferencias finitas, método del punto material (MPM) que es un método numérico Lagrangiano de “partículas-malla”, utilizado para modelar la dinámica de problemas de grandes desplazamientos y localización de deformaciones [8]. Otro método, tal como el método de los elementos finitos (MEF) representa una alternativa para la solución de problemas tanto en pequeñas como en grandes deformaciones para análisis contra el tiempo, siendo la primera, nuestro marco de interés.
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