El método de elementos finitos (FEM) es un método numérico para resolver tareas matemáticas complejas discretizando el dominio del problema en pequeñas partes llamadas elementos finitos. RFEM 6 es un software de análisis estructural que emplea el FEM para satisfacer todos los requisitos en la ingeniería civil moderna.
Dado que las fuerzas internas, las deformaciones y las tensiones son resultados del cálculo FEM, se determinan como valores nodales para los nodos de la malla FE. Para una distribución continua de estos resultados, los valores nodales pueden suavizarse, como se explicará en este artículo.
Puedes encontrar los ajustes para el suavizado de resultados en el cuadro de diálogo asociado, accesible a través del menú "Calcular". Como puedes ver en la Imagen 01, este cuadro de diálogo tiene dos pestañas: Superficies y Sólidos. La primera controla si los resultados de superficie se interpolan y cómo, mientras que la segunda controla lo mismo para las superficies de frontera de los sólidos.
Los tipos de suavizado disponibles son los mismos para superficies y sólidos y se presentan en más detalle más abajo. Para ilustrar mejor cómo funciona el suavizado, se aplica cada tipo de suavizado al mismo modelo (ver Imagen 02), que consta de cuatro superficies con cargas idénticas.
Constante en Elementos de Malla
La primera opción a tu disposición es mostrar una distribución constante de los resultados en los elementos de malla promediando los valores de los resultados en los nodos de la cuadrícula. Por lo tanto, no hay una distribución en el elemento FE como con las otras opciones, y todo el elemento FE tiene el mismo valor "suavizado" (ver Imagen 03).
Este es el tipo de suavizado de resultados que debe emplearse cuando se utilizan modelos de material no lineales. Esto se debe al cálculo iterativo que el programa realiza al trabajar con estos modelos de material. Basado en el modelo elegido, se define una relación diferente entre las tensiones y las deformaciones, y la rigidez de los elementos finitos se ajusta continuamente a lo largo de las iteraciones hasta que se satisface la relación tensión-deformación. Dado que el ajuste siempre se hace para una superficie o un elemento sólido completo, se recomienda usar este tipo particular de suavizado.
No-Continuo
Esta representación de los resultados se muestra en la Imagen 04. Como se muestra, al seleccionar el tipo de suavizado "No-continuo", se presentan los valores de los nodos FE de cada elemento individual. En consecuencia, se muestran múltiples valores para un solo nodo. El tipo de suavizado se llama "No-continuo" debido a la distribución discontinua resultante del hecho de que los valores nodales FE no se promedian con elementos vecinos. Las diferencias significativas entre elementos FE indican que es necesaria una malla más fina para obtener resultados de cálculo más precisos.
Continuo Dentro de Superficies
Como su nombre indica, este tipo de suavizado muestra una distribución continua de resultados dentro de una sola superficie (ver Imagen 05). Al seleccionar esta opción, se promedian los valores de todos los elementos FE adyacentes a un nodo FE y solo un valor se muestra en cada nodo. Sin embargo, el promedio termina en el límite de la superficie y pueden ocurrir discontinuidades entre superficies adyacentes como resultado. Un ejemplo clásico de esto son los resultados a lo largo de la superficie de soporte del voladizo, que se discuten al final del artículo.
Continuo dentro de Conjuntos de Superficies, De lo Contrario Dentro de Superficies
Esta opción puede considerarse como una extensión del suavizado de resultados "Continuo dentro de superficies", ya que las áreas adyacentes de las superficies contenidas en el conjunto de superficies también se tienen en cuenta durante la interpolación si hay conjuntos de superficies en el modelo. Por lo tanto, en contraste con la opción "Continuo dentro de superficies", esta opción favorece el efecto continuo de las superficies en el área de soporte.
Para demostrar este tipo de suavizado en el modelo de interés, las superficies No. 1 y No. 2 se combinan en un conjunto de superficies. Como muestra la Imagen 06, debido a este tipo de suavizado, hay una distribución continua de resultados dentro del conjunto (es decir, entre las superficies No. 1 y No. 2). Para las superficies No. 3 y No. 4, sin embargo, la distribución es continua solo dentro de sus propios límites.
Continuo Dentro de Todas las Superficies
A diferencia del tipo de suavizado "Continuo dentro de superficies", donde el promedio termina en el borde de una sola superficie, este tipo de suavizado resulta en una distribución continua entre superficies adyacentes (ver Imagen 07). Esto significa que las superficies no tienen que estar en un conjunto de superficies, como fue el caso con el tipo de suavizado "Continuo dentro de conjuntos de superficies, de lo contrario dentro de superficies". Esto se debe a que los valores se promedian a través de todos los límites de superficie por defecto.
Por lo tanto, es importante que los sistemas de ejes de las superficies estén alineados en la misma dirección cuando se use este tipo de suavizado. Para evitar una representación incorrecta de los resultados, es importante asegurarse de que un máximo de dos superficies que yacen en un mismo plano bordean entre sí y que la línea de frontera no tenga una rótula de línea.
Resumen
Como se muestra en las imágenes para los diferentes tipos de suavizado, cada tipo puede conducir a una distribución diferente de los resultados. La opción "Continuo dentro de conjuntos de superficies, de lo contrario dentro de superficies" es la predeterminada, ya que proporciona los mejores resultados en la mayoría de los casos. Sin embargo, cada caso en el que trabajes debe evaluarse individualmente, y debes elegir la opción de suavizado que proporcione los mejores resultados.
Por ejemplo, si comparas los resultados para la opción "Continuo dentro de superficies" (A) y "Continuo dentro de todas las superficies" (B) (ver Imagen 08), podrías estar confundido sobre por qué la primera muestra diferentes momentos negativos en la ubicación del soporte. Ahora que estás familiarizado con los diferentes tipos de suavizado, sabes que esto se debe al tipo de suavizado que configuraste en el cuadro de diálogo de Suavizado de Resultados.
