3 ADDRESSING THE CHALLENGES OF VALUING UNREGISTERED LANDS IN DEVELOPING COUNTRIES
3.6 Wicked and complex
Página 193
13.1. INTRODUCCIÓN
La idea general del método de los elementos finitos es la división de un continuo en un conjunto de pequeños elementos interconectados por una serie de puntos llamados nodos. Las ecuaciones que rigen el comportamiento del continuo regirán también el del elemento. De esta forma se consigue pasar de un sistema continuo (infinitos grados de libertad), que es regido por una ecuación diferencial o un sistema de ecuaciones diferenciales, a un sistema con un número de grados de libertad finito cuyo comportamiento se modela por un sistema de ecuaciones, lineales o no.
En cualquier sistema a analizar podemos distinguir entre:
Dominio. Espacio geométrico donde se va a analizar el sistema.
Condiciones de contorno. Variables conocidas y que condicionan el cambio del sistema: cargas, desplazamientos, temperaturas, voltaje, focos de calor,...
Incógnitas. Variables del sistema que deseamos conocer después de que las condiciones de contorno han actuados sobre el sistema: desplazamientos, tensiones, temperaturas,...
El método de los elementos finitos supone, para solucionar el problema, el dominio discretizado en subdominios denominados elementos. El dominio se divide mediante puntos (en el caso lineal), mediante líneas (en el caso bidimensional) o superficies (en el tridimensional) imaginarias, de forma que el dominio total en estudio se aproxime mediante el conjunto de porciones (elementos) en que se subdivide. Los elementos se definen por un número discreto de puntos, llamados nodos, que conectan entre si los elementos. Sobre estos nodos se materializan las incógnitas fundamentales del problema.
En el caso de elementos estructurales estas incógnitas son los desplazamientos nodales, ya que a partir de éstos podemos calcular el resto de incógnitas que nos interesen: tensiones, deformaciones,... A estas incógnitas se les denomina grados de libertad de cada nodo del modelo. Los grados de libertad de un nodo son las variables que nos determinan el estado y/o posición del nodo.
Las condiciones de contorno estructurales incluyen: - Restricciones de desplazamientos.
- Fuerzas aplicadas en nudos. - Presiones sobre los elementos. - Temperaturas en nudos.
- Cargas volumétricas o de inercia (gravedad).
13.2. EL FUNCIONAMIENTO DE ANSYS
13.2.1.
LA BASE DE DATOS
La denominada "Base de datos" de ANSYS almacena, de una forma ordenada, los datos siguientes:
- Datos de entrada: La información introducida acerca de las dimensiones de los modelos, propiedades de los materiales, tipos de elementos y su conectividad, etc. - Datos de salida (resultados): Los valores calculados por el programa: desplazamientos, esfuerzos, tensiones, reacciones, temperaturas, etc.
No importa en qué parte del programa se esté, siempre se trabaja con la misma base de datos, con lo que se puede acceder, desde cualquier procesador, a los mismos. No obstante, para poder definir valores, borrarlos o modificarlos, deberemos estar en el procesador adecuado en cada caso.
La base de datos se salva, en cualquier momento, escribiendo en el menú de entrada: SAVE [, fichero [, extensión]]
Para recuperar la base de datos, en cualquier instante, se escribe en el menú de entrada:
RESUME [, fichero [, extensión]]
El uso de SAVE y RESUME conjuntamente es semejante a la operación Deshacer en otros programas. Así, por ejemplo, si no se está seguro del resultado del próximo comando, se utilizará primero SAVE, se ejecutará el comando y si el resultado no es el esperado se hará RESUME para "deshacer" el comando.
Para borrar la base de datos se utiliza el comando:
13.2.2. FICHEROS DE ANSYS
Durante un análisis el programa lee y escribe diferentes tipos de ficheros, cuyo conocimiento permite entender y optimizar algunas operaciones.
Todos los ficheros tienen la forma Nombre.ext
El valor por defecto del Nombre es FILE, pero puede especificarse otro diferente al entrar mediante una sesión Interactiva, o bien mediante el comando:
/FILENAME, Nombre
El apéndice del fichero es la extensión (ext), la cual nos informa acerca del contenido del fichero en cuestión, así por ejemplo, se tiene:
Fichero Denominación Tipo
De sesión Nombre.LOG ASCII
De errores Nombre.ERR ASCII
De salida Nombre.OUT ASCII
De Base de Datos Nombre.DB Binario
De resultados del análisis Nombre.Rxxx Binario
- estructural Nombre.RST Binario
Página 195
- magnético Nombre.RMG Binario
Matrices de elementos Nombre.EMAT Binario
Los ficheros binarios pueden ser de tipo externo o interno. Los de tipo externo son transferibles entre distintos ordenadores, pero emplean más tiempo para su creación. En general será interesante crear los ficheros de tipo interno, sobre todo en grandes problemas estructurales; para ello se dispone del comando:
/FTPYE, ALL, INT
Cada vez que ejecutamos ANSYS, se produce un fichero de sesión llamado LOG. Cada comando ejecutado en ANSYS, bien sea desde el menú de utilidades, el menú principal o el menú de entrada, es copiado a este fichero, con lo que tenemos una lista completa de todo lo que vamos haciendo. Además, al tratarse de un fichero ASCII, podremos editarlo y modificarlo fácilmente con cualquier editor de textos.
De este modo, el fichero LOG puede emplearse para recuperar un fallo catastrófico del usuario, tan sólo es preciso editarlo, borrar las órdenes pertinentes, y leer el fichero mediante el comando:
/INPUT,Nombre,ext
O bien, mediante el menú de utilidades: >File> Read Input from...
Puede verse mientras estamos en una sesión interactiva de ANSYS, mediante el menú de utilidades: > List> Files >Log File
Fichero de errores .ERR
Este fichero se abre nada más entrar en ANSYS, capturando todos los mensajes de advertencia (Warning´s) y de error que se vayan sucediendo. Puede verse mientras estamos en una sesión interactiva de ANSYS, mediante el menú de utilidades:
• List> Files >Error File
Debe prestarse especial atención al hecho de que ANSYS no borra este fichero cada vez que entramos en una sesión interactiva, sino que va añadiendo los mensajes al final del mismo, por lo que deberá ser eliminado “manualmente” (desde el S.O.) de vez en cuando.
Fichero de salida .OUT
Es el sustituto de la ventana de salida. Para dirigir a un fichero de salida los mensajes y resultados de ANSYS es necesario que el usuario especifique el nombre mediante el comando:
/OUTPUT, Nombre
O bien, desde el menú de utilidades • File > Switch Output to > File
El fichero es del tipo ASCII, por lo que se puede editar fácilmente. Fichero de Base de Datos .DB
El fichero de la base de datos se actualiza (o se abre) cada vez que se ejecuta el comando
SAVE
Desde cualquier parte de ANSYS. O bien, desde el menú de utilidades : • File > Save as Jobname.db
13.2.3.
COMANDOS DE ANSYS
Algunos de los comandos más utilizados, así como sus parámetros, se indican a continuación:
Comandos de uso general Comando (y
parámetros) Descripción Nivel
/FILNAM,Nombre Especifica el nombre de la tarea y los ficheros Inicial
/TITLE,Descripción Indica el título del problema Inicial
/UNITS,SI Especifica las unidades Inicial
/PREP7 Entra en el preprocesador Inicial
/SOLU Entra en el módulo de solución (aplicación de cargas y condiciones de contorno...)
Inicial
/POST1 Entra en el postprocesador Inicial
/INPUT,Fichero,Ext Carga un fichero Batch Inicial
/OUTPUT,Fichero Redirige la salida al fichero especificado Inicial
SAVE Guarda la base de datos de ANSYS Cualquiera
RESUME Carga la base de datos en memoria Cualquiera
FINISH Sale del procesador Procesador
/EXIT Sale de ANSYS Inicial
Página 197 Definición del material y sus propiedades UIMP,numM,EX,EY,EZ,
,valorX,valorY,valorZ Especifica el valor del módulo elástico del material nº numM PREP7 UIMP,numM,NUXY,NUYZ,
NUXZ,valXY,valYZ,valXZ
Especifica el valor del coeficiente de Poisson del material nº numM
PREP7
MP,DENS,numM,valor Especifica la densidad del material nº num PREP7 Definición del elemento finito y sus propiedades
ET,numE,Name Especifica el tipo de elemento a utilizar
Name como nº numE
PREP7
KEYOPT,numE,numk,valor Especifica la opción del elemento nº numk,
asociado al nº numE, con el valor PREP7 R,numR,val1,val2,..val6
RMORE,val7,val8..val12
Asocia al nº numR los valores de las constantes reales val1...val12
PREP7
Generación del modelo de E.F.
N,numN,X,Y,Z Genera el nudo nº numN en la posición
X,Y,Z PREP7
E,N1,N2,N3.. Crea un elemento entre los nudos
especificados
PREP7
K,numK,X,Y,Z Genera el Kpoint nº numK en la posición
X,Y,Z PREP7
L,k1,k2 Crea una línea entre los kpoints k1 y k2 PREP7
AL,L1,L2,L3.. Crea un area formada por las líneas
L1,L2,L3..
PREP7
NPLOT Muestra los nudos Cualquiera
EPLOT Muestra los elementos Cualquiera
KPLOT Muestra los kpoints Cualquiera