El método de los elementos finitos (MEF) es un método numérico para resolver tareas matemáticas complejas al discretizar el dominio del problema en partes pequeñas llamadas elementos finitos. RFEM 6 es un software de análisis estructural que emplea el MEF para cumplir con todos los requisitos en la ingeniería de estructuras moderna.
Dado que los esfuerzos internos, las deformaciones y las tensiones son resultados del cálculo con el MEF, se determinan como valores de nudo para los nudos de la malla de elementos finitos. Para una distribución continua de estos resultados, los valores de los nudos se pueden suavizar, como se explicará en este artículo.
Puede encontrar la configuración para el suavizado de resultados en el cuadro de diálogo asociado, accesible a través del menú "Cálculo". Como puede ver en la Imagen 01, este cuadro de diálogo tiene dos pestañas: Superficies y Sólidos. El primero controla si se interpolan los resultados de superficies y cómo, mientras que el último controla lo mismo para las superficies de contorno de los sólidos.
Los tipos de suavizado disponibles son los mismos tanto para superficies como para sólidos y se presentan con más detalle a continuación. Para ilustrar mejor cómo funciona el suavizado, cada tipo de suavizado se aplica al mismo modelo (ver imagen 02), que consta de cuatro superficies con cargas idénticas.
Constante en elementos de malla
La primera opción a su disposición es mostrar una distribución constante de los resultados en los elementos de la malla promediando los valores de los resultados en los nodos de la malla. Por lo tanto, no hay distribución en el elemento finito como con las otras opciones, y todo el elemento finito tiene el mismo valor "suavizado" (ver imagen 03).
Este es el tipo de suavizado de resultados que se debe emplear al usar modelos de materiales no lineales. Esto se debe al cálculo iterativo que realiza el programa cuando trabaja con estos modelos de materiales. Basándose en el modelo elegido, se define una relación diferente entre las tensiones y deformaciones, y la rigidez de los elementos finitos se ajusta continuamente a lo largo de las iteraciones hasta que se cumpla la relación tensión-deformación. Dado que el ajuste siempre se realiza para toda una superficie o elemento sólido, se recomienda utilizar este tipo de suavizado en particular.
No continua
Esta representación de los resultados se muestra en la Imagen 04. Como se muestra, al seleccionar el tipo de suavizado "No continuo", se presentan los valores de los nudos de elementos finitos (EF) de cada elemento individual. En consecuencia, se muestran múltiples valores para un solo nudo. El tipo de suavizado se llama "No continuo" debido a la distribución discontinua que resulta del hecho de que los valores en nudos de EF no se promedian con los elementos vecinos. Las diferencias significativas entre los elementos de EF indican que se necesita una malla más fina para obtener resultados de cálculo más precisos.
Continua dentro de las superficies
Como su nombre indica, este tipo de suavizado muestra una distribución continua de resultados dentro de una sola superficie (ver imagen 05). Al seleccionar esta opción, se promedian los valores de todos los elementos de EF adyacentes a un nudo de EF y solo se muestra un valor en cada nudo. Sin embargo, el promediado termina en el límite de la superficie y, como resultado, pueden producirse discontinuidades entre las superficies adyacentes. Un ejemplo clásico de esto son los resultados a lo largo de la superficie de apoyo del voladizo, que se analizan al final del artículo.
Continuous Within Surface Sets, Otherwise Within Surfaces
Esta opción se puede ver como una extensión del suavizado de resultados "Continuo dentro de superficies", ya que las áreas adyacentes de las superficies contenidas en el conjunto de superficies también se tienen en cuenta durante la interpolación si hay conjuntos de superficies en el modelo. Por lo tanto, a diferencia de la opción "Continuo dentro de las superficies", esta opción favorece el efecto continuo de las superficies en la zona de apoyo.
Para demostrar este tipo de suavizado en el modelo de interés, las superficies núm. 1 y núm. 2 se combinan en un conjunto de superficies. Como muestra la imagen 06, debido a este tipo de suavizado, hay una distribución continua de resultados dentro del conjunto (es decir, entre las superficies núm. 1 y núm. 2). Para las superficies núm. 3 y núm. 4, sin embargo, la distribución es continua solo dentro de sus propios límites.
Continuous Within All Surfaces
A diferencia del tipo de suavizado "Continuo dentro de superficies", donde el promediado termina en el borde de una sola superficie, este tipo de suavizado da como resultado una distribución continua entre superficies adyacentes (ver imagen 07). Esto significa que las superficies no tienen que estar en un conjunto de superficies, como fue el caso con el tipo de suavizado "Continuo dentro de las superficies o de sus conjuntos". Esto se debe a que los valores se promedian en todos los límites de la superficie de forma predeterminada.
Por lo tanto, es importante que los sistemas de ejes de las superficies estén alineados en la misma dirección cuando se usa este tipo de suavizado. Para evitar una visualización incorrecta de los resultados, es importante asegurarse de que un máximo de dos superficies situadas en un plano linden entre sí y que la línea de contorno no tenga una articulación lineal.
Resumen
Como se muestra en las imágenes para los diferentes tipos de suavizado, cada tipo puede llevar a una distribución diferente de los resultados. La opción "Continua dentro de las superficies o sus conjuntos" es la opción predeterminada, ya que ofrece los mejores resultados en la mayoría de los casos. Sin embargo, cada caso en el que trabaje debe evaluarse individualmente y debe elegir la opción de suavizado que proporcione los mejores resultados.
Por ejemplo, si compara los resultados para la opción "Continuo dentro de las superficies" (A) y "Continuo dentro de todas las superficies" (B) (ver imagen 08), es posible que se confunda en cuanto a por qué la primera muestra diferentes momentos negativos en la posición de apoyo. Ahora que está familiarizado con los diferentes tipos de suavizado, sabe que esto se debe al tipo de suavizado que haya establecido en el cuadro de diálogo Suavizado de resultados.
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