SIMULACIÓN ESTATICA DE PIEZA
El método de elementos finito, consiste en
una discretización de una pieza en una cantidad finita de elementos para los
cuales se resuelven simultáneamente ecuaciones diferenciales que describen el
desplazamiento de los nodos, o puntos de intersección de los elementos. Dada la
imposibilidad técnica para dar solución a una inmensa matriz de ecuaciones
diferenciales simultaneas, este método se clasifica como un método numérico, ya
que es necesario el empleo de una computadora con excelente capacidad de
procesamiento, de tal manera que el análisis de un sistema complejo ameritaría
un buen servidor para que las posibilidades de un óptimo análisis con
características muy aproximadas a la realidad puedan ser realizadas en tiempo
buen tiempo. No obstante, para que los resultados proporcionen información de
comportamientos reales, es necesario de un muy buen modelo de partida con
características y condiciones de frontera correctamente establecidas.
El método de los elementos finitos permite
obtener una solución numérica aproximada sobre un cuerpo, estructura o dominio sobre
el que están definidas ciertas ecuaciones diferenciales que caracterizan el
comportamiento físico del problema, dividiéndolo en un número grande de
subdominios no interceptarles entre sí denominados elementos finitos. Es así
que en el estudio de simulación realizado en la pieza se pueden calcular y asignar
valores de esfuerzos, desplazamientos y deformaciones, así como también un
factor de seguridad.
Abora bien, un
factor de seguridad inferior a 1.0 en una ubicación significa que el material
que se encuentra en esa ubicación ha fallado, mientras que un factor de
seguridad de 1.0 en una ubicación significa que el material que se encuentra en
esa ubicación ha empezado a fallar. De esta manera, un factor de seguridad superior
a 1.0 en una ubicación significa que el material que se encuentra en esa
ubicación es seguro. Dicho esto, es de esperar que el nivel de confianza de
esta pieza trabajando bajo carga es muy bueno, que en el estudio realizado el
factor de seguridad mínimo es de 7.5 y valores acertados, y el grafico nos
muestra que casi todas las zonas de la pieza poseen un factor de seguridad por
encima de 1.0 (zonas en rojo).
Dicho esto, una
esquina afilada introduce una singularidad de tensión en Solidworks Simulation,
lo cual sucede con la pieza estudiada en sus esquinas. Esto se puede resolver
fácilmente agregando un radio de filete en esa esquina. Esto significa que las
tensiones en esa ubicación pueden converger, y la singularidad desaparecerá y
de esta manera habrá una concentración de esfuerzos. Una concentración converge
hacia un valor finito, cuando la malla se hace más y más fina. Dicho esto una
singularidad no significa que el estudio esté completamente equivocado, si no
que más bien Introduce una desviación en la singularidad o cerca de ella. Pero
a cierta distancia de la singularidad, se puede confiar en los resultados del
esfuerzo. Además, los resultados de desplazamiento son correctos, incluso en el
punto de singularidad.
A medida que se
va refinando la malla asignadole valores de elementos más y más pequeños, los
resultados de estudio de esfuerzo serán mucho más precisos, llega un punto en
el que la tensión ya no cambia con el tamaño de los elementos, en este punto
converge. Sin embargo, una singularidad
de tensión es un punto de la malla donde la tensión no converge hacia un valor
específico. A medida que se sigue refinando la malla, el esfuerzo en este punto
sigue aumentando, y es lo que sucede en el estudio 2 y 5. Teóricamente, el
esfuerzo en la singularidad es infinito, lo cual no se acerca a la realidad.
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