Facultad de ingenieríA



Descargar 26.16 Kb.
Fecha de conversión12.03.2017
Tamaño26.16 Kb.






FACULTAD DE INGENIERÍA




ESPECIALIZACIÓN EN MECÁNICA DE MATERIALES




ASIGNATURA : Mecánica Computacional

HORAS PRESENCIALES : 50 Horas

CRÉDITOS :

DOCENTE : Ing. Carlos H. Galeano U.
JUSTIFICACIÓN
La solución de muchos problemas en el campo de la ingeniería implica la construcción de modelos matemáticos alrededor de fenómenos o sistemas físicos, para lo cual es muy frecuente el uso de las ecuaciones diferenciales parciales.
El uso de técnicas numéricas computacionales, como el método de los elementos finitos, le permite al ingeniero o diseñador, solucionar de forma simple, confiable y rápida, problemas de diversos campos de la ingeniería modelados mediante ecuaciones diferenciales parciales, destacándose por ejemplo los problemas de la mecánica de sólidos, transferencia de calor, dinámica de fluidos, entre otras muchas disciplinas.
El empleo de programas de Elementos Finitos, supone el conocimiento de los conceptos teóricos básicos asociados con técnica, así como de los alcances y limitaciones de la misma. El dominio de estos requisitos conceptuales permite la construcción adecuada del modelo, tanto en términos de precisión como en términos de costo computacional, la interpretación adecuada de resultados y la respuesta a problemas alcanzados durante la solución del modelo.

OBJETIVOS GENERALES


  • Proporcionar herramientas conceptuales asociadas con la técnica de los elementos finitos, las cuales permitan aportar elementos para el manejo coherente de las herramientas computacionales comerciales diseñadas para la aplicación de esta técnica.

  • Ilustrar acerca de los procesos de construcción y solución de modelos computacionales empleando la técnica de elementos finitos.

  • Explorar algunas herramientas para la construcción y solución de modelos, ofrecidas por el software Ansys.


CONTENIDO TEMÁTICO

CAPITULO I.




Objetivos específicos


  • Presentar, mediante formulaciones básicas de elementos lineales, los conceptos fundamentales del método de los elementos finitos.

  • Mostrar, mediante ejemplos con armaduras y marcos, las generalidades de un proceso de modelado con elementos dentro del campo de la mecánica estructural, definiendo algunas propiedades de la matriz de rigidez y la influencia del tipo y número de elementos empleados en el tamaño del sistema de ecuaciones resultante.



Temas





    1. Introducción al modelado matemático de fenómenos físicos.

    2. Definición del método de los elementos finitos.

    3. Formulación directa de elementos lineales tipo Truss.

    4. Formulación directa de elementos lineales tipo Beam y Frame.

    5. Introducción al manejo de Ansys.

    6. Solución de estructuras empleando Ansys.

    7. Solución de marcos empleando Ansys. Postprocesamiento de resultados.

    8. Caso de Estudio 1: Evaluación de un marco tridimensional de un edificio empleando elementos lineales Beam y Truss (Link).

Dedicación: 12 Horas



CAPITULO II.




Objetivos específicos





  • Deducir los métodos empleados para la formulación de elementos estructurales planos, tal como el elemento triangular lineal de deformación unitaria constante.

  • Explorar las herramientas disponibles en Ansys para el modelado de problemas bidimensionales (deformación plana, esfuerzo plano y axisimétricos) y el postprocesamiento de resultados.



Temas





    1. Formulación directa de elementos triangulares lineales de deformación unitaria constante.

    2. Formulación del elemento rectangular bilineal de primer grado.

    3. Herramientas para el modelado gráfico de geometrías bidimensionales en Ansys.

    4. Empleo de elementos Plane y Shell.

    5. Mallado libre y mallado mapeado.

    6. Manejo de modelos con simetrías y axisimetrías.

    7. Técnicas para la visualización y postprocesmiento de resultados.

    8. Caso de estudio 2: Estudio de un concentrador de tensiones para una placa plana.

    9. Caso de estudio 3: Estudio de la resistencia mecánica de una lata para refresco.

Dedicación: 12 Horas


CAPÍTULO III.

Objetivos específicos





  • Analizar la influencia de la forma y el tamaño de la malla en la exactitud de los resultados alcanzados.

  • Explorar diferentes métodos para el mejoramiento de la malla en un modelo: refinamiento local y mallado adaptativo.

Temas





    1. Formulación de elementos tipo Beam de segundo grado. Introducción a los elementos de orden superior.

    2. Recomendaciones generales para la construcción e inspección de mallas.

    3. Herramientas para el chequeo de malla en Ansys.

    4. Herramientas para el refinamiento local de malla con Ansys.

    5. Herramientas para el mallado adaptativo tipo h, p y hp con Ansys.

    6. Caso de estudio 4: Análisis de la distribución de tensiones en una llave para perno.

Dedicación: 10 Horas


CAPÍTULO VI.

Objetivos específicos





  • Manejar las herramientas de Ansys para el desarrollo de modelos sólidos tridimensionales.

  • Diferenciar los modelos que requieren el empleo de análisis con elementos tridimensionales, e identificar los casos en los que un modelo tridimensional puede ser simplificado a un caso bidimensional.

Temas





    1. Modelado tridimensional de sólidos con Ansys.

    2. Elementos sólidos tridimensionales (Solid) en Ansys.

    3. Herramientas para el postprocesmiento de resultados.

    4. Caso de estudio 5: Determinación de los esfuerzos inducidos en el cuerpo de una rueda dentada con radios. Cálculo de los modos y frecuencias naturales de vibración del sistema.

Dedicación: 8 Horas


CAPÍTULO V.

Objetivos específicos





  • Explorar las herramientas para el modelado por elementos finitos contenidas en el módulo Workbench de Ansys.

Temas





    1. Caso de estudio 6: Análisis de la distribución de esfuerzos en un rin de automóvil empleando el módulo Workbench de Ansys.

Dedicación: 8 Horas



ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
El curso se desarrollará empleando dos tipos de actividades en cada sesión, una de presentación teórica de los aspectos relacionados, y otra práctica de manejo de la herramienta computacional (Ansys). El contenido teórico incluido en cada capítulo, será contrastado con el desarrollo de los modelos computacionales desarrollados al interior del mismo.
PORCENTAJES Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN
La evaluación del curso se realizará por medio de tres talleres, cada uno con un valor de 20% sobre la nota final. Adicionalmente se deberá desarrollar un proyecto de curso, cuyo enunciado será entregado el día 9 de Noviembre, fecha a partir de la cual los estudiantes contarán con un mes para la entrega del informe con los resultados del proyecto. La nota obtenida en este trabajo representará el 40% de la nota final del curso.
BIBLIOGRAFÍA


  • CHANDRUPATLA, Tirupathi. Introducción al método de los elementos finitos en ingeniería. Prentice Hall. Segunda edición. 1999.

  • FELIPPA, Carlos. Introduction to Finite Element Method. Department of Aerospace Engineering Sciences and Center for Aerospace Structures. University of Colorado. 2004. (Disponible en http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/IFEM.d/Home.html )

  • Bioengineering Institute. FEM/BEM Notes. The University of Auckland. 2005. Disponible en (http://www.bioeng.auckland.ac.nz/cmiss/fembemnotes/fembemnotes.pdf)

  • BATHE, Klaus-Jurgen. Finite element procedures. Prentice Hall. Segunda edición. 1995.


La base de datos está protegida por derechos de autor ©bazica.org 2016
enviar mensaje

    Página principal