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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 elementos finitos. El autor es un consultor de ingeniería y el testimonio de expertos especializados en el análisis de elementos finitos.


Análisis de elementos finitos:

Primero de una serie de cuatro partes


análisis de elementos finitos (FEA) es una disciplina relativamente reciente cruce de las fronteras de las matemáticas, la física, la ingeniería y la informática. El método tiene una amplia aplicación y goza de amplia utilización en los ámbitos de naturaleza estructural, análisis térmico y fluido. El método de elementos finitos se compone de tres fases principales: (1) de tratamiento previo, en el que el analista desarrolla una malla de elementos finitos para dividir la geometría sujeto en subdominios de un análisis matemático y aplica propiedades de los materiales y condiciones de contorno, (2) solución , durante el cual el programa se deriva de las ecuaciones que rigen la matriz del modelo y resuelve por las cantidades primaria, y (3) post-procesamiento, en el que los controles analista de la validez de la solución, a los valores de magnitudes primarias (como desplazamientos y tensiones), y deriva y examina las cantidades adicionales (como subraya especializados e indicadores de error).

Las ventajas de la FEA son numerosas e importantes. Un nuevo concepto de diseño puede ser modelado para determinar su comportamiento en ambientes del mundo real de carga diferentes, por lo que puede ser refinado antes de la creación de dibujos, cuando unos cuantos dólares han sido comprometidos y los cambios no son caros. Una vez que un detallado modelo CAD se ha desarrollado, FEA puede analizar el diseño en detalle, ahorrando tiempo y dinero al reducir el número de prototipos necesarios. Un producto existente que esté experimentando un problema de campo, o simplemente están mejorando, se pueden analizar para acelerar un cambio de ingeniería y reducir su coste. Además, FEA se puede realizar en estaciones de trabajo cada vez más asequibles y los ordenadores personales, y asistencia profesional está disponible.

También es importante reconocer las limitaciones de la FEA. paquetes comerciales de software y el hardware necesario, que han visto una reducción sustancial de los precios, aún requieren una inversión significativa. El método se puede reducir los ensayos de productos, pero no puede reemplazarlo totalmente. Probablemente lo más importante, un usuario inexperto puede dar respuestas incorrectas, sobre los cuales las decisiones se basarán caros. FEA es una herramienta exigentes, en las que el analista debe ser experto no sólo en la elasticidad o líquidos, sino también en matemáticas, ciencias de la computación, y sobre todo el método de elementos finitos en sí.

¿Qué paquete FEA a utilizar es un tema que no puede ser cubierto en este breve debate, y la elección implica preferencias personales, así como la funcionalidad del paquete. Cuando para ejecutar el paquete depende del tipo de análisis que se realiza. Una solución típica de elementos finitos requiere una forma rápida, moderna subsistema de disco para un rendimiento aceptable. Los requisitos de memoria, por supuesto, depende sobre el código, sino en interés de rendimiento, cuanto más mejor, con 512 Mbytes y 8 Gbytes por usuario una gama representativa. El poder de procesamiento es el último eslabón de la cadena de rendimiento, con velocidad de reloj, caché, la canalización y multi-proceso todas las cuales contribuyen a la línea de fondo. Estos análisis pueden correr durante horas en los sistemas más rápidos, por lo que potencia de cálculo es de la esencia.

Un aspecto a menudo pasado por alto al entrar en la zona de elementos finitos es la educación. Sin una formación adecuada sobre el método de elementos finitos y el paquete específico FEA, un usuario nuevo no será productiva en un período razonable de tiempo, y puede, de hecho, al fracaso. Esperar a dedicar una o dos semanas por adelantado, y otro a dos semanas durante el primer año, ya sea a clase o de autoayuda educación. También es importante que el usuario tenga un conocimiento básico del sistema operativo del ordenador.

el artículo del mes próximo a entrar en detalles sobre la fase de pre-procesamiento del método de elementos finitos.