Implementación y desarrollo de un código de elementos finitos para el análisis elástico de componentes 3D empleando mallados independientes de la geometría

Abstract

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[ES] El objeto del presente proyecto consiste en realizar una implementación básica de un código de análisis elástico lineal mediante el Método de los Elementos Finitos (FEM) de componentes con geometrías tridimensionales empleando mallas regulares independientes de la geometría. El entorno de desarrollo elegido para llevar a cabo la implementación es MATLAB. El programa se basará en el Método Generalizado de los Elementos Finitos (GFEM) para llevar a cabo la aproximación y solución de los problemas planteados. Como datos de entrada el programa empleará un modelo geométrico creado por el usuario en una aplicación distinta en un formato estándar que el programa sea capaz de reconocer, así como otros parámetros de configuración para la resolución del problema. El programa se estructurará en los módulos típicos de una aplicación de análisis por elementos finitos, esto es, pre-proceso, análisis y posproceso. La aplicación empleará una malla regular y estructurada de elementos que será ¿recortada¿ por la geometría del componente a analizar para definir el volumen de integración del problema, evitando así el proceso de mallado clásico de elementos finitos, que puede ser costoso o llevar a malos resultados cuando la geometría del componente es compleja. Durante la implementación y desarrollo de la aplicación se propondrán y evaluarán diferentes métodos para la imposición de las condiciones de contorno mediante ecuaciones de restricción para adaptarse a las peculiaridades de la técnica GFEM. El programa deberá ser general y capaz de resolver problemas con geometrías complejas como las que se encuentran en los componentes reales. Para probar la versatilidad del código, éste se empleará para el análisis elástico de una rueda enteriza de ferrocarril.