Este documento describe el análisis mediante el método de elementos finitos de una barra sometida a una fuerza y un torque utilizando el programa ANSYS. Se define el elemento barra, se describe el problema, y se explican los pasos de preprocesamiento, mallado, discretización, aplicación de restricciones y obtención de resultados como desplazamientos, esfuerzos y deformaciones.

1. ELEMENTO BARRA
FARFÁN PUENTE JORGE JOSHUA
BLVD. DEL VALLE S/N, PURÍSIMA DEL RINCÓN, GTO.
TEL: 4761109978
egrojnafraf@hotmail.com

2. •
INTRODUCCION
Diseño y análisis mediante
programas de AEF
Los programas de AEF (análisis por
elemento finitos), permiten obtener
soluciones aproximadas de
problemas que sean susceptibles de
ser representados por un sistema de
ecuación diferencial.
considera que existen ciertos grados
de libertad (desplazamientos,
potenciales, temperaturas, etc.) y
acciones del sistema físico.
Un elemento es una representación
matemática matricial, denominada
matriz de rigidez, de la interacción
entre los grados de libertad de un
conjunto de nudos.
Dichos programas nos permitirán
obtener productos de calidad superior
Elemento barra
a un menor coste, o para mejorar
procesos existentes, o para estudiar
en el fallo de un componente
estructural o un equipo.
El método de los elementos finitos
El termino elemento finito resume el
concepto básico del método, la
transformación de un sistema físico,
con un número infinito de incógnitas,
El sistema se compone de:
• Dos nodos: i, j
• Modulo de elasticidad: E
• Área de la sección transversal: A
a uno que tiene un numero finito de
incógnitas relacionadas entre sí por el
elemento de un tamaño finito.
Un nudo es una localización en el
espacio de un punto en el que se
• Longitud del elemento: L
El mismo está sujeto a:
• Fuerzas internas: fi, fj

3. El elemento tiene dos grados de
elemento
libertad, en el sentido longitudinal del
internos:
elemento, cualquier desplazamiento
de los nodos en el sentido normal al
DESCRIPCION DEL PROBLEMA
En este trabajo analizaremos una
viga mostrada en la figura . La viga
tiene un módulo de elasticidad de
E=210 X 109 GPa. La barra mostrada
en la figura, tiene una fuerza
aplicada de 10 KN y un torque de
20KNm.
no
generara
esfuerzos
• Dos desplazamientos: ui, uj
DESARROLLO DEL ANALISIS
MEDIANTE MEF
Tipo de elemento
Para empezar a generar el pre
proceso debemos escoger el tipo de
elemento que para este ejercicio el
indicado es el beam 2D elastic (Fig.
1)
Fig. 1

4. Constantes reales
Mallado
Para este paso elegiremos en nuestro
árbol de proceso la opción de
constantes reales para determinar
que propiedades va a tener nuestra
estructura respecto a los datos que el
problema nos establece. (Fig.2)
Y para que nuestro programa
reconozca nuestro elemento a la hora
de solucionarlo se malla, como se
muestra en la figura.
Restricciones
Fig.2
Discretizacion
A razón de los pasos anteriores y que
nuestra barra ya tiene cierta
funcionalidad
se
procede
a
discretizarlo.
Las restricciones que se le aplican a
una estructura son las que hacen
referencia a los desplazamientos que
puede tener esta misma
restringiéndola dependiendo de la
manera en la que se encuentre
empotrada.

5. •
Fuerza cortante
•
Solución
Diagrama de momentos
El programa ANSYS nos muestra una
amplia galería de soluciones
dependiendo de la que se desee
encontrar, a continuación se
mostraran diferentes figuras las
cuales todas son posibles resultados
dependiendo del usuario.
•
•
Deformación de la estructura.
Desplazamiento de nodos

6. Tablas de resultados
Conclusión
Desplazamiento de nodos
En este trabajo se puede observar el
amplio campo de diseño que cubre el
programa ANSYS y todas aquellas
variantes que nos puede arrojar como
solución dependiendo del caso de la
aplicación. Como también se puede
presumir que este trabajo es poco
extenso para la magnitud que
realmente alcanza un software de
esta calidad.
Entre otras cosas es posible
mencionar que a través de este tipo
de ejercicios el operador del
programa adquiere conocimientos
bastos en cuanto a la familiarización y
desarrollo del mismo.
Reacción en Nodos
Referencias
Daril L. Logan, a First Course in the
Finite Element Method 4º Edition. Ed.
Thomson. 2007