Imposición de restricciones multipunto en la modelización con elementos sin grados de libertad rotacionales

FLORES FERNANDO G.

Córdoba

Conferencia; ENIEF 07; 2007

Asociación Argentina de Mecácnica Computacional (AMCA)

n la modelización de sólidos en general y de estructuras en particular es muchas veces necesario incluir relaciones de restricción entre distintos grados de libertad. Estas surgen habitualmente cuando se combinan elementos estructurales (viga o lámina) con elementos de sólido, o cuando se combinan elementos estructurales con superficies medias (láminas) o ejes (vigas) no coincidentes. En general estas restricciones conducen a describir la evolución de algunos de los grados de libertad (GdL), a los que se denomina esclavos en función de otros GdL a los que se denomina maestros. Si los problemas a abordar son geométricamente no lineales las restricciones también lo serán, lo cual requiere una actualización acorde de la geometría y de la relación tangente (incremental) entre GdL esclavos y maestros. En los elementos estructurales estándar, que incluyen sistemas nodales locales asociados en su evolución a GdL rotacionales, estas restricciones se introducen directamente como una relación entre nudos y en general independientes de los elementos. En el caso de utilizar elementos que no incluyen sistemas nodales locales (rotation-free) no es posible introducir este tipo de restricción directamente entre nudos y resulta necesario incluir información sobre la geometría de los elementos involucrados. En este trabajo se presentan algunos desarrollos cuyo objetivo es poder: a) unir elementos de lámina con elementos de sólido y b) adosar (solapar) parcialmente elementos de lámina entre sí. El primer tipo de restricción es muy utilizado en modelos que responden globalmente al comportamiento de láminas cuando se pretende realizar un análisis local detallado con elementos de sólido a los fines de captar comportamientos tridimensionales. El segundo tipo de restricción es muy importante en distintas tipologías estructurales, en particular en el análisis de piezas aeronáuticas donde diferentes láminas (típicamente de materiales compuestos) van pegadas y/o remachadas entre sí. Los desarrollos están orientados están orientados a su implementación en un código con integración explícita de las ecuaciones de movimiento con capacidad para el tratamiento de no-linealidades muy fuertes ya sea geométricas, de material y contacto. Se presentan varios ejemplos que muestran el buen comportamiento de las aproximaciones utilizadas.