La nueva era del análisis y la simulación estructural ha dejado atrás la clásica discretización por elementos finitos basada en mallas tetraédricas y hexaédricas, permitiéndonos analizar estructuras 3D de grandes dimensiones sin apenas simplificarlas.
Pero, ¿por qué esto supone una ventaja frente a los clásicos cálculos realizados con ANSYS?
En este artículo te contamos todo lo que necesitas saber.
La simulación estructural es un método matemático utilizado para estudiar, analizar y determinar el comportamiento mecánico de los productos de forma virtual, lo cual permite optimizar el diseño y anticiparse a posibles fallos y/o modificaciones futuras.
El método matemático de elementos finitos (MEF) permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a cuestiones físicas sobre geometrías complicadas, pudiendo diseñar y mejorar de antemano productos y aplicaciones de forma virtual.
Con este método es posible analizar cualquier geometría, y obtener desplazamientos, deformaciones y tensiones así como representar diferentes escenarios y evaluar el rendimiento de productos con aplicación de criterios de resistencia, rigidez o fatiga independientemente de su complejidad y obteniendo resultados con la precisión deseada.
Aplicado a la simulación estructural, el MEF se emplea para estudiar, analizar y determinar el comportamiento mecánico de la combinación de geometrías junto a las correspondientes cargas y restricciones asociadas y los materiales, lo cual permite obtener respuestas para numerosos problemas de ingeniería.
De esta forma se pueden predecir las zonas susceptibles de rotura de los productos con la intención de anticiparse y realizar las modificaciones correspondientes previas a la fabricación industrial.
La geometría de la pieza, sometida a cargas y restricciones, se subdivide en partes más pequeñas conocidas como elementos, que representan el dominio continuo del problema.
La división de la geometría en pequeños elementos se resuelve con un problema complejo, al subdividirlo en problemas más simples, lo que permite a los diferentes softwares realizar las tareas con eficiencia.
El método propone que un número infinito de variables desconocidas sean sustituidas por un número limitado de elementos de comportamiento bien definido.
Esas divisiones pueden tener diferentes formas, tales como triangular, cuadrangular… dependiendo del tipo y tamaño del problema.
Como el número de elementos es limitado, son llamados “elementos finitos” palabra que da nombre al método.
Los elementos finitos están conectados entre sí por puntos que se llaman nodos o puntos nodales y al conjunto de todos estos ítems -elementos y nodos- se lo denomina malla.
Debido a las subdivisiones de la geometría, las ecuaciones matemáticas que rigen el comportamiento físico no se resolverán de una manera exacta, sino aproximada, por este método numérico.
La precisión del Método de Elementos Finitos depende de la cantidad de nodos y elementos, del tamaño y los tipos de elementos de la malla. Por lo tanto, cuanto menor sea el tamaño y mayor el número de los elementos de una malla, más precisos serán los resultados de los análisis.
La manera de llevar a cabo este método de elementos finitos es la generación del mallado, es decir, un conjunto organizado de puntos formados por las intersecciones de las líneas de un sistema de coordenadas.
Si bien hasta ahora el proceso para realizar un análisis estructural era emplear el mallado de la geometría compleja, esto presentaba ciertas desventajas puesto que son las tareas más propensas a errores y que más tiempo y esfuerzo requieren en el análisis estructural tradicional.
Por el contrario, las nuevas herramientas de simulación de estructuras permiten simplificar totalmente la geometría y el mallado de forma que se puede realizar el análisis de piezas complejas o conjuntos CAD grandes que no resultaban prácticos con el método de elementos finitos tradicional.
De esta forma, podemos encontrar soluciones en tan solo unos segundos o minutos y comparar diversos escenarios de diseño con rapidez y precisión.
En Ingenieros Asesores llevamos años trabajando como empresa de Ingeniería estructural en el análisis mecánico y simulación de estructuras, tales como:
Y gracias a los nuevos programas de cálculo y simulación, hemos incrementado la rapidez y exactitud de nuestros cálculos, lo que hace que podamos ofertar soluciones ágiles y precisas hasta de las estructuras más complejas en poco tiempo.
