elementos finitos de Autodesk Inventor Professional

Análisis de deformación lineal por elementos finitos

de Autodesk Inventor Professional

Que es un comportamiento lineal en FEA?

Los diseñadores suelen iniciar en análisis de elementos finitos con piezas y/o estructuras sometidos a tensión estática. Este tipo de análisis asume una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación, como se muestra en el siguiente diagrama (Región Elástica).

Análisis de deformación lineal por elementos finitos de Autodesk Inventor Professional

[k] {x} =F


El análisis lineal esta definido por la LEY DE HOOKE

Donde K representa la rigidez, x la deformación y F la fuerza aplicada.

A partir de esto, se puede suponer que si se duplica la fuerza en un análisis lineal, también se duplicara la deformación; al tener una rigidez constante (k) el comportamiento siempre será lineal.

Esta teoría es válida en muchas situaciones del mundo real, sin embargo esta teoría no es del todo valida, ya que la rigidez de una parte varía con la fuerza aplicada. Consideremos el escenario en el cual se estira una banda elástica, cuanto más se desplaza, mayor es la fuerza requerida para la deformación. En estos ejemplos puede ser necesario hace un análisis no lineal. Es importante tener en cuenta los siguientes estamentos para validar si es suficiente un análisis Lineal:

  • Todos los materiales en el modelo deben cumplir con la ley de Hooke: que el esfuerzo sea directamente proporcional a la fuerza. Esto quiere decir que las propiedades del material analizado permanecen después de que se haya alcanzado el límite de fluencia.
  • Las deflexiones de los componentes son pequeñas en comparación con el tamaño total de los mismos, de modo que el cambio en la rigidez causada por la carga puede ser ignorada.
  • Los componentes se deforman por igual en las tres direcciones (X,Y,Z), es decir, los materiales son isotrópicos.

Como puedo hacer una simulación por medio de análisis  lineal de elementos finitos?

La simulación es “la predicción del comportamiento de un prototipo digital para validar y optimizar los diseños. Ayuda a reducir la dependencia de prototipos físicos e innovar diseños para salir al marcado de manera más rápida”

Autodesk Inventor Professional permite hacer este tipo de simulaciones, no es necesario ser un experto en mecánica de materiales para lograr una comprobación exitosa de esfuerzos en un elemento, ni tener un software especializado y solamente dedicado a elementos finitos para hacer análisis lineales, ya que los podemos hacer con Autodesk Inventor Professional.

En este orden de ideas un proceso de comprobación exitoso gracias a Autodesk Inventor Professional es evaluado en:

  • Predicción:
    “Minimizar la dependencia y el costo de los prototipos físicos basado en una predicción precisa del desempeño del producto usando un prototipo Digital”
  • Optimización:
    “Optimizar los diseños para alcanzar los requerimientos claves mientras minimizamos costos y aceleramos la llegada al mercado”
  • Validación:
    “Crear productos de calidad y alcanzar los requerimientos de seguridad validando el comportamiento del producto antes de empezarlo a producir o manufacturar”

Dentro de las múltiples posibilidades que encontramos en el módulo de análisis de elementos  en Autodesk Inventor Profesional tenemos la opción de estudiar y verificar un modelo geométricamente; esto permite la evaluación del mismo modelo pero con diferentes medidas, arrojando la configuración más adecuada según los parámetros establecidos. El análisis paramétrico permite establecer objetivos de diseño como esfuerzo máximo permitido, factor de seguridad requerido, menor volumen, menor deformación, etc. Es la herramienta indicada para verificar modelos y hacer optimizaciones topológicas básicas. Se debe tener en cuenta que el uso adecuado de esta herramienta representará reducción de tiempos y costos, en producción y diseño.

Aquí dos ejemplos tutoriales en los que pueden encontrar en nuestro blog de acaddemia.com   sobre el Análisis Paramétrico que podemos hacer en Autodesk Inventor Professional:

Que mejora en mi empresa con la implementación del módulo de Elementos Finitos de  Autodesk Inventor Professional?

  • Mejorar la calidad y optimizar nuestros productos, gracias a la posibilidad de evaluar diferentes alternativas con tan solo un par de configuraciones.
  • Innovar en materiales y nuevas geometrías, sin tener que construir prototipos para prueba.
  • Reducción de costos por mejoras en el proceso de diseño. Marcar Pauta en el mercado por lanzamiento rápido de productos y/o servicios y por innovación eficaz gracias a las ventajas que brinda Autodesk Inventor Professional. Lo más importante es que esto se logra con menos inversión de tiempo.

Que puede estar pasando actualmente en su empresa?

Sí que desea mantenerse y no sobresalir en el mercado, su preocupación es cumplir con las expectativas de producción, que en algunos casos difieren a las de los clientes, puede que este siguiendo muchas veces procedimientos obsoletos, como:

  • Sobre diseño de elementos: Crea diseños robustos para garantizar que no vaya a fallar el elemento, permitiendo así factores de seguridad muy altos, innecesarios y no calculados.

Vale mencionar que el sobre diseño infiere más gastos en: materia prima, procesos de transformación, procesos de validación, etc, y no garantiza el comportamiento en la vida útil del elemento.

  • Realización de pruebas destructivas y costosas (que muchas veces no arrojan el resultado esperado)
  • Tercerizar y asumir un costo alto por tareas de diseño que se pueden realizar en su propia empresa, utilizando Autodesk Inventor Professional.

Si ya cuenta con Autodesk Inventor Inventor Professional, cerciórese de que está sacando el máximo provecho a su herramienta.

Si aún no cuenta con la solución y se sintió identificado con alguno de los ítems anteriores, la pregunta correcta a hacerse ustedes mismos es: Que estamos esperando?

Acerca de nuestro especialista:

Ing. Jose Luis Baquero Rivera

Ingeniero Mecánico de la Universidad Santo Tomas de Bogotá. Se ha especializado en la manufactura asistida por computador (CAM), llevando parte de su trabajo e investigación a eventos internacionales; está enfocado al uso de herramientas CAD/CAM/CAE para el desarrollo industrial y la optimización de procesos de transformación.

Es instructor y consultor autorizado de soluciones de la Product Design Suite; también ha desarrollado implementaciones de las herramientas de administración de datos de datos de Autodesk, Vault y Vault professional. Está en la capacidad de construir la solución idónea para el avance tecnológico de una compañía, imparte capacitaciones y da consultorías en CAM, implementando sus conocimientos de manufactura avanzada de hasta 5 ejes simultáneos.

Autodesk Inventor 2014 certified profesional

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