¿Cómo se pueden seleccionar las condiciones de contorno más apropiadas para el análisis de elementos finitos?

1 Comprender el problema

Antes de comenzar a configurar su modelo de análisis de elementos finitos, debe tener una comprensión clara del problema que está tratando de resolver, los objetivos y el alcance del análisis, y los resultados esperados y los criterios de rendimiento. Esto le ayudará a identificar los fenómenos físicos relevantes, los modos de carga y deformación dominantes y las regiones críticas de interés. También debe revisar los datos y la información disponibles, como las propiedades de los materiales, la geometría, las dimensiones, las tolerancias y los resultados experimentales o analíticos, que pueden respaldar su proyecto de análisis finito.

2 Elija el tipo de condiciones de contorno

Hay dos tipos principales de condiciones de contorno para el análisis de elementos finitos: desplazamiento y fuerza. Las condiciones de contorno de desplazamiento especifican el desplazamiento o la rotación de un nodo o un conjunto de nodos en una dirección o plano determinados. Las condiciones de contorno de fuerza aplican una fuerza o un momento a un nudo o un conjunto de nudos, o una presión o una tracción a una cara o una superficie. Dependiendo del problema, es posible que tenga que utilizar uno o ambos tipos de condiciones de contorno, o combinarlas de diferentes maneras. Por ejemplo, puede utilizar condiciones de contorno de desplazamiento para fijar o restringir algunas partes del modelo, y forzar condiciones de contorno para aplicar cargas externas o tensiones internas.

4 Utilizar la simetría y la simplificación

Una de las ventajas del análisis FEA es que se puede utilizar la simetría y la simplificación para reducir la complejidad y el tamaño del modelo, y así ahorrar tiempo y recursos computacionales. Simetría significa que el modelo tiene geometría, material y carga idénticos a ambos lados de un plano o un eje y, por lo tanto, solo puede analizar una fracción del modelo aplicando las condiciones de contorno adecuadas en el plano o eje de simetría. La simplificación significa que puede ignorar o eliminar algunas operaciones o detalles del modelo que tienen efectos insignificantes o insignificantes en los resultados, como empalmes, agujeros o chaflanes. Sin embargo, debe tener cuidado de no simplificar demasiado el modelo, ya que esto puede comprometer la precisión y la validez del análisis.

5 Verificar y validar las condiciones de contorno

El último paso para seleccionar las condiciones de contorno más apropiadas para el análisis de elementos finitos es verificarlas y validarlas. La verificación significa que se comprueba la calidad y la coherencia del modelo y de las condiciones de contorno, mediante la realización de estudios de convergencia de malla, análisis de sensibilidad, estimación de errores o refinamiento de la solución. La validación significa que se comparan los resultados del análisis FEA con datos experimentales o analíticos, o con otras fuentes de evidencia, como estándares, códigos o bibliografía. Al verificar y validar las condiciones de contorno, puede asegurarse de que son realistas, confiables y representativas del problema.