La placa que se estira

Laboratorio de elementos finitos · método del tetraedro

¿Cuánto se estira una placa de acero cuando la jalas?

Una placa de 50 × 25 cm y 2.5 cm de espesor, empotrada en una pared y jalada con casi 2 toneladas. La computadora la corta en tetraedros, resuelve las ecuaciones aquí mismo, en tu navegador, y te muestra qué pasa por dentro.

Ejemplo 15.1 · Kattan, MATLAB Guide to Finite Elements

Arrastra para girar · rueda o pellizca para acercar · toca una pieza

El extremo se estira

0 µm

Diferencia con la fórmula de barra

—

Piezas · nodos

0 · 0

cada nodo se mueve en x, y, z

Ecuaciones resueltas

0

Casillas de la matriz K

0

Tiempo de cálculo

—

en tu navegador, ahora mismo

El método en seis pasos

Cada paso mueve el modelo de arriba. Puedes seguirlos en orden o saltar al que te interese.

Para mirar más de cerca

Dos cosas que un ingeniero revisa antes de creerle a un modelo.

La matriz K: casi todo son ceros

Cada punto azul es un número que no es cero. Un nodo solo «conversa» con los nodos de las piezas que toca, así que la mayor parte de K está vacía. Gracias a eso una computadora resuelve miles de ecuaciones en milisegundos. Cambia el número de piezas y mira cómo se vacía.

¿Más piezas, mejor respuesta?

Pasa el cursor sobre un punto; tócalo para cargar esa malla.

Con 5 piezas el modelo sale demasiado rígido: se estira un 15 % menos de lo que debería. Al aumentar las piezas la respuesta se estabiliza. No llega exactamente a la línea de la barra porque la pared impide que la placa se adelgace cerca del apoyo, y la fórmula de barra no considera ese efecto.

Tres cosas que el libro no dice bien

Al reproducir el ejemplo número por número aparecieron tres errores. Encontrarlos es parte del oficio.

No son 0.6 metros

MATLAB imprime 1.0e-005 × 0.6082 y el libro escribe «0.6082 m». El estiramiento real es 0.000006 m, unas 6 micras. Lee siempre el factor de escala.

Los «esfuerzos principales» no lo son

La función del libro calcula tres invariantes del tensor (I₁, I₂, I₃) y no resuelve la ecuación cúbica. Por eso reporta un «esfuerzo» de 7 450 millones.

La carga no se reparte por igual

El texto dice «equitativamente», pero los nodos reciben fuerzas en razón 1 : 2 : 2 : 1, como muestran las flechas: los del medio cargan dos triángulos de la cara.