¿Qué es un Software de Análisis Estructural?
El software de análisis estructural es una serie de procesos en los que se calculan las magnitudes físicas que cambian cuando se aplican cargas a la estructura analizada, y se evalúan y analizan en función de los resultados de cálculo obtenidos.
Las magnitudes físicas calculadas incluyen la deformación, las fuerzas internas (tensiones), el calor y las frecuencias de vibración. El objetivo del software de análisis estructural es reducir el riesgo de fallo prediciendo los resultados antes de crear realmente la estructura u otro objeto que se desee crear.
También da pistas sobre cómo hacer una estructura mejor. El software de análisis estructural también permite predecir los resultados de grandes estructuras que no pueden probarse fácilmente.
Usos del Software de Análisis Estructural
Entre los ámbitos en los que se suele utilizar el software de análisis estructural se encuentran el desarrollo y la producción de automóviles, los campos de la construcción y la ingeniería civil, los estudios de producción en el procesamiento de metales y el desarrollo de productos de caucho.
1. Automóviles
El software de análisis estructural es una tecnología indispensable en el desarrollo actual del automóvil. El análisis estructural se utiliza en muchos componentes para mejorar las prestaciones de conducción, garantizar la seguridad, ahorrar energía y reducir costes.
2. Arquitectura e Ingeniería Civil
En los campos de la arquitectura y la ingeniería civil, el software de análisis estructural se utiliza para la fuerza, la resistencia sísmica y al viento de diversos edificios, así como para el diseño resistente al fuego. En arquitectura, la creación de prototipos es casi imposible, como ocurre con los componentes mecánicos. El software de análisis estructural debe utilizarse con eficacia.
3. Trabajo del Metal
La metalurgia implica el trabajo del plástico y la estampación. En el pasado, los productos de gran dificultad eran fabricados por trabajadores experimentados. Hoy en día, la utilización eficaz del software de análisis estructural permite una fabricación más avanzada, así como la transmisión de competencias.
4. Productos de Caucho
Los productos de caucho están sometidos a grandes deformaciones bajo carga y al contacto con otros productos durante la deformación. En el software de análisis estructural se suele utilizar el análisis no lineal.
Principio del Software de Análisis Estructural
El software de análisis estructural comprende los siguientes pasos: dibujo del objeto de análisis, corte de la malla, modelización, introducción de magnitudes físicas, análisis y salida.
1. Dibujo del Objeto de Análisis
El objeto de análisis se dibuja mediante CAD u otro software. Principalmente se utiliza CAD 3D. Si se utiliza CAD, se recomienda comprobar si el formato de archivo del CAD es compatible con el software de análisis estructural que se va a utilizar.
2. Corte de la Malla
El objeto de análisis se descompone en una malla. La precisión de esta descomposición afectará a la precisión y velocidad del cálculo.
3. Modelización
El objeto de análisis se moldea. Es práctica común considerar las superficies límite de cada malla como muelles.
4. Introducción de Magnitudes Físicas
Introduzca el módulo de Young, el calor específico, el coeficiente de dilatación, la densidad, etc. del objeto de análisis. Estas magnitudes físicas deben medirse previamente, por ejemplo, mediante experimentos.
5. Análisis
Existen varios tipos de análisis: el análisis estático basado en la ley de Hooke, f=kx, y el análisis dinámico basado en la ecuación de movimiento de Newton, F=ma.
El concepto de tiempo existe en el análisis dinámico y puede dividirse en análisis implícito, que es relativamente fácil, y análisis explícito, que resuelve complejas ecuaciones lineales simultáneas.
6. Salida
La mayoría de los software de análisis estructural pueden visualizar los resultados del análisis. La visualización puede ayudar a encontrar desplazamientos y áreas de fuerzas concentradas en el objeto analizado.
Tipos de Software de Análisis Estructural
Existen distintos tipos de software de análisis estructural. Algunos ejemplos típicos son:
1. Análisis Estático
El análisis estático calcula las deformaciones y tensiones de una estructura cuando actúan fuerzas sobre ella. Proporciona sugerencias sobre cómo hacer que la geometría sea adecuada para la forma en que se utiliza el componente.
2. Análisis de Valores Propios
El análisis de valores propios calcula los valores propios de un objeto. Un valor propio es la frecuencia a la que se produce resonancia; si el valor propio es alto, puede determinarse que es improbable que se produzca resonancia.
En el caso de los soportes de equipos de precisión, la vibración afecta a su funcionamiento, por lo que el análisis de valores propios se lleva a cabo para determinar la forma de modo que el valor propio sea lo más alto posible.
3. Análisis de la Transferencia de Calor
El análisis de transferencia de calor calcula cómo será la distribución de calor de un objeto. Por ejemplo, calculando la distribución de la temperatura de una placa calefactora, se puede predecir la uniformidad de la temperatura, lo que permite un diseño óptimo sin necesidad de fabricar piezas.
Más Información sobre el Software de Análisis Estructural
Aspectos a tener en cuenta sobre el Software de Análisis Estructural
El software de análisis estructural utiliza software especializado, pero hay algunos puntos que se deben tener en cuenta para obtener resultados de análisis que se aproximen a las condiciones reales.
1. Cómo Crear un Modelo 3D
Hacer el modelo exactamente igual a la geometría real puede dar lugar a errores en el procesamiento de la malla, o el análisis puede tardar demasiado, y los resultados del análisis pueden no obtenerse correctamente. Dependiendo de lo que se vaya a analizar, el modelo debe crearse de forma detallada y deben utilizarse las partes que se omitan.
2. Condiciones de Análisis
Existen diversas condiciones, y si éstas no se establecen correctamente, los resultados del análisis distarán mucho de los valores reales. Aunque el software de análisis sea excelente, si la configuración del modelo y de las condiciones es deficiente, no se podrán obtener resultados cercanos a la realidad.
Es importante asistir a los seminarios de las empresas de software de análisis y utilizar métodos que se ajusten al software. Si es posible realizar experimentos, la correlación (análisis de cotejo) también es una técnica importante para conciliar los resultados del software de análisis estructural con los resultados experimentales.