elementos finitos, perito, ingeniero, responsabilidad por productos defectuosos, daños personales, forenses

elementos finitos, perito, ingeniero, responsabilidad por productos defectuosos, daños personales, forenses


Artículo del cuerpo:
La siguiente serie de cuatro artículo fue publicado en un boletín de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME. Sirve como introducción a la disciplina reciente análisis conocido como el método de los elementos . El autor es un consultor de ingeniería y el testimonio de expertos especializados en el análisis de elementos finitos.


Análisis de Elementos Finitos: serie de cuatro partes


Después de un modelo de elementos finitos ha sido preparada y controlada, las condiciones de frontera se han aplicado, y el modelo ha sido resuelto, es el momento para investigar los resultados de los análisis. Esta actividad se conoce como la fase de post-procesamiento del método de elementos finitos.

Post-procesamiento comienza con un control minucioso de los problemas que puedan haber ocurrido durante solución. La mayoría de solucionadores de proporcionar un archivo de registro, que debe ser buscado para las advertencias o errores, y que también proporcionará una medida cuantitativa de cómo se comportaron bien los procedimientos numéricos fueron durante solución. A continuación, carga de reacción en los nodos restringidos deben sumarse y examinadas en una comprobación de validez ". las cargas de reacción que no estrechamente equilibrar la carga aplicada resultante de un análisis estático lineal debe poner en duda la validez de otros resultados. Error normas tales como la densidad de energía de deformación y el estrés desviación entre elementos adyacentes, habría que estudiar en la próxima, pero para los análisis h-código de estas cantidades se utilizan para orientar mejor remallado adaptativo posteriores.

Una vez que la solución se comprueba para estar libre de problemas numéricos, las cantidades de interés pueden ser examinadas. Muchas opciones de visualización están disponibles, la elección de la que depende de la forma matemática de la cantidad, así como su significado físico. Por ejemplo, el desplazamiento de un nodo elemento sólido de ladrillo lineal es un vector espacial 3-componente, y el desplazamiento global del modelo se exhibe a menudo mediante la superposición de la deformada sobre la forma no deformada. Dinámica de la visión y ayuda en gran medida las capacidades de animación en la obtención de una comprensión del patrón de deformación. Destaca, por ser cantidades tensor, que actualmente carecen de una buena técnica de visualización individual, y por lo tanto las cantidades derivadas de estrés se extraen y se muestra. vectores principales de estrés puede aparecer como un código de colores flechas, indicando dirección y magnitud. La magnitud de las tensiones principales o de una tensión de rotura escalares como la tensión de Von Mises puede ser mostrada en el modelo como bandas de color. Cuando este tipo de pantalla se trata como un objeto 3D sometido a fuentes de luz, la imagen resultante se conoce como un . magnitud de desplazamiento también puede mostrarse por bandas de color, pero esto puede llevar a interpretar erróneamente una parcela estrés.

Un área de post-procesamiento que está ganando rápidamente popularidad es la de remallado adaptativo. Error normas tales como la densidad de energía de deformación se utilizan para remesh el modelo, la colocación de una malla más densa en las regiones que necesitan mejorar y una malla más gruesa en las zonas de un exceso. La adaptatividad requiere un vínculo asociativo entre el modelo y la geometría CAD subyacente, y funciona mejor si las condiciones de contorno pueden ser aplicados directamente a la geometría, también. remallado adaptativo es una reciente demostración de la naturaleza iterativa de análisis h-código.

La optimización es otra área que goza avance reciente. Con base en los valores de los distintos resultados, el modelo se ha modificado de forma automática en un intento de satisfacer ciertos criterios de desempeño y se resuelve de nuevo. El proceso de iteración hasta que algún criterio de convergencia se cumple. En su forma escalar, la optimización del haz modifica las propiedades de la sección transversal, espesores finos cáscara y / o propiedades de los materiales en un intento de cumplir con las restricciones esfuerzo máximo, las limitaciones de máxima deformación y / o de vibración de frecuencia. optimización de la forma es más compleja, con las fronteras reales del modelo 3D de ser modificada. Esto se logra mejor mediante el uso de las dimensiones del conductor, según los parámetros de optimización, pero la calidad de la malla en cada iteración puede ser una preocupación.

Otra dirección claramente visible en el campo de los elementos finitos es la integración de paquetes FEA con el llamado "mecanismo" de paquetes, que analizan el movimiento y las fuerzas del gran desplazamiento de sistemas multi-cuerpo. Un objetivo a largo plazo sería el cálculo en tiempo real y visualización de desplazamientos y tensiones en un sistema multi-cuerpo experimenta un movimiento de gran cilindrada, con los efectos de fricción y el flujo de líquido tomado en cuenta cuando sea necesario. Es difícil estimar el aumento de la potencia de procesamiento necesaria para lograr esta hazaña, pero los pedidos de 2 o 3 de la magnitud es probablemente cercano. Algoritmos para integrar estos campos de análisis se puede esperar que siga el aumento de potencia de cálculo.

En resumen, el método de elementos finitos, es una disciplina relativamente reciente que ha convertido rápidamente en un método de madurez, sobre todo para el análisis estructural y térmica. Los costes de la aplicación de esta tecnología para las tareas de diseño todos los días han ido disminuyendo, mientras que las capacidades entregadas por el método de ampliar constantemente. Con la educación en la técnica y en los paquetes de software comercial cada vez más y más disponible, la cuestión ha pasado de "¿Por qué solicitar FEA? a "¿Por qué no?". El método es completamente capaz de entregar productos de mayor calidad en un ciclo de diseño más cortos, con una probabilidad reducida de la insuficiencia de campo, siempre que se aplique por un analista capaz. También es una indicación válida de prácticas de diseño a fondo, en caso de un cultivo hasta litigios inesperados. El momento es ahora para la industria a hacer un mayor uso de esta y otras técnicas de análisis.