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Ingeniería Asistida Ingeniería Asistida por Computadora por Computadora (CAE)(CAE)COSMOSCOSMOS
22
HistoriaHistoria
Aportadores a los Principios de Mecánica y Aportadores a los Principios de Mecánica y Materiales.Materiales.
GalileoGalileo NewtonNewton Da VinceDa Vince HookeHooke MichelangeloMichelangelo
33
Primeros cálculosPrimeros cálculos
Método Rayleigh - Ritz (1800s)Método Rayleigh - Ritz (1800s) Predice la tensión (stress) y el Predice la tensión (stress) y el
desplazamiento en el comportamiento de desplazamiento en el comportamiento de estructuras simples.estructuras simples.
44
Sistemas ComplejosSistemas Complejos
Richard Courant (1943)Richard Courant (1943) Propuso “romper” un elemento ó sistema en Propuso “romper” un elemento ó sistema en
segmentos triangulares.segmentos triangulares.
55
Capacidad de cómputoCapacidad de cómputo
1940 – ENIAC1940 – ENIAC 46 operaciones por segundo46 operaciones por segundo
1960 – Computadoras Análogas1960 – Computadoras Análogas Más de 1000 operaciones por segundoMás de 1000 operaciones por segundo
1970 – Micro computadoras1970 – Micro computadoras 100 000 operaciones por segundo100 000 operaciones por segundo
1980 – Estaciones de trabajo (Workstations)1980 – Estaciones de trabajo (Workstations) 1 millón de operaciones por segundo1 millón de operaciones por segundo
1990 – Supercomputadoras1990 – Supercomputadoras 1 trillón de operaciones por segundo1 trillón de operaciones por segundo
2000 – 1 seg = 650 años de ENIAC2000 – 1 seg = 650 años de ENIAC
66
FEA – Finite Element FEA – Finite Element AnalysisAnalysis
Método de división triangular + Capacidad de cómputo Método de división triangular + Capacidad de cómputo = FEA= FEA
Algoritmos matemáticos transformados en Algoritmos matemáticos transformados en herramientas.herramientas. NASTRANNASTRAN ANSYSANSYS MARCMARC ALGORALGOR SIMULIASIMULIA COSMOSCOSMOS ABACUSABACUS ADINAADINA ……
77
FEA – ObjetivoFEA – Objetivo
Diseño de Mejores PiezasDiseño de Mejores Piezas
Diseño de Mejores EnsamblesDiseño de Mejores Ensambles
Diseño de Mejores ProductosDiseño de Mejores Productos
88
AceptaciónAceptación
Sólidos
FEA
Rapid Prototyping (RP)
Madurez de la tecnología
Aceptación de la tecnología
Mediados de los 80s
Mediados de los 60s
Mediados de los 80s
90%
30%
60%
99
Proceso de diseño Proceso de diseño tradicionaltradicional
Concepto Producción Mercado
Construir
Y
Probar
Costo de
desarrollo
Conocimiento del producto
1010
Procesos de diseño con Procesos de diseño con FEA y RPFEA y RP
Concepto Producción Mercado
Software
Y
Prototipos
Costo de
desarrollo
Conocimiento del producto
1111
Solución de Problemas de Solución de Problemas de diseñodiseño
Establecer una meta clara y definidaEstablecer una meta clara y definida Recolectar y clasificar datos de entradaRecolectar y clasificar datos de entrada Resolver el problema con los medios Resolver el problema con los medios
apropiadosapropiados Verificar y documentar los resultadosVerificar y documentar los resultados
1212
Errores de interpretación Errores de interpretación de FEAde FEA
El mallado es todo.El mallado es todo. Si la pieza puede ser mallada la batalla aún no termina.Si la pieza puede ser mallada la batalla aún no termina.
FEA remplaza las pruebasFEA remplaza las pruebas Al contrario, los análisis FEA se validan con las pruebas.Al contrario, los análisis FEA se validan con las pruebas.
FEA es fácilFEA es fácil Analistas expertos en temas de mecánica, materiales y modelado son Analistas expertos en temas de mecánica, materiales y modelado son
necesarios.necesarios. FEA es duroFEA es duro
Las bases pueden aprenderse y reforzarse con práctica y con el Las bases pueden aprenderse y reforzarse con práctica y con el apoyo de un experto.apoyo de un experto.
“NO HAY MALAS RESPUESTAS USANDO FEA, SOLO MÁLAS PREGUNTAS”
Aprender una Interfase FEA es igual a aprender FEA. Un analista de diseño con experiencia está en constante aprendizaje,
y un usuario nuevo tendrá muchísimo más que aprender.
1313
Fundamentos teóricosFundamentos teóricos
1414
Fundamentos teóricosFundamentos teóricos
Grafica de esfuerzo deformaciónGrafica de esfuerzo deformaciónSy = Límite de fluencia
Su = Resistencia última o de tensión
SF = Límite de Fractura
E = Límite elástico (Módulo de Young, N/m2)
P = Límite de proporcionalidad
1515
Fundamentos TeóricosFundamentos Teóricos
1616
Fundamentos TeóricoFundamentos Teórico
Ley de HookeLey de Hooke El esfuerzo es proporcional a la El esfuerzo es proporcional a la
deformación.deformación.
1717
Finite Element Method - Finite Element Method - FEMFEM
DescomposiciónDescomposición
1818
Finite Element Method - Finite Element Method - FEMFEM
VectoresVectores
1919
Finite Element Method - Finite Element Method - FEMFEM
2020
MalladoMallado
Determinantes JacobianasDeterminantes Jacobianas
2121
MalladoMallado
2222
Pasos para un estudio Pasos para un estudio FEAFEA
Definir la geometría del estudioDefinir la geometría del estudio Asignar propiedades de materialesAsignar propiedades de materiales Crear un estudio (estático, frecuencia …)Crear un estudio (estático, frecuencia …) Definir el ambiente operativoDefinir el ambiente operativo ProcesamientoProcesamiento Revisión de resultadosRevisión de resultados
2323
Estudio en COSMOSEstudio en COSMOS
Análisis Estático LinealAnálisis Estático Lineal Materiales linealesMateriales lineales
Obedecen la ley de HookeObedecen la ley de Hooke
Deformaciones pequeñasDeformaciones pequeñas Cargas estáticasCargas estáticas
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BibliografíaBibliografía
Diseño en Ingeniería MecánicaDiseño en Ingeniería Mecánica Joseph E. ShingleyJoseph E. Shingley Charles R. MischkeCharles R. Mischke Mc Graw Hill – Sexta EdiciónMc Graw Hill – Sexta Edición
Finite Element AnalisysFinite Element Analisys Adams and AskenazyAdams and Askenazy OnwordOnword