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¿Cual es la diferencia entre compute scalars before averaging y after averaging en Abaqus?

En el post de hoy vamos a ver la diferencia entre las opciones Compute scalars before averaging y Compute scalars after averaging. Ademas vamos a entender a qué se refiere cuando habla de extrapolación, compute scalars y averaging.

¿Qué es Compute scalars before averaging y after averaging en Abaqus?

Hace poco hablábamos de las novedades de Abaqus 2018 y como ahora puedes hacer cálculos de Abaqus en la nube, pero qué es Compute scalars before averaging y after averaging se mantiene constante a lo largo de todas las versiones. Vamos a empezar explicando que es la extrapolación, compute scalars y averaging, para luego ver las diferencias.

Extrapolación

Los elementos en Abaqus tienen puntos de integración para los cuales se calculan las tensiones, deformaciones y otras variables de los elementos. Para visualizar estos resultados en gráficos de contorno en Abaqus/Viewer, los datos deben extrapolarse a los nodos de elementos mediante los denominados cálculos.

La extrapolación es el primer cálculo que se aplica a los resultados de las simulaciones que son guardadas en el elemento o en los puntos de integración. El orden de extrapolación depende del tipo de elemento; para los elementos de segundo orden de integración reducida, Abaqus/Viewer (el visualizador de Abaqus) aplica una extrapolación lineal para calcular los valores en los nodos de las variables del elemento. Los nodos comunes a dos o más elementos reciben valores extrapolados de todos los elementos contribuyentes, como se muestra en la imagen de abajo. En este ejemplo sencillo los nodos negros están recibiendo valores de los puntos de integración de los elementos E1 y E2.

Para la salida tensorial como tensión y deformación, los dos o más resultados extrapolados (los puntos blancos de la figura siguiente) pueden convertirse en un único escalar promediado (punto negro). En las siguientes secciones se discuten los 2 pasos necesarios para ello: compute scalars (computación escalar) y averaging (promediación).

Compute scalars

El cálculo escalar convierte los valores tensoriales en un único valor escalar. Por ejemplo, los componentes de tensión S11, S22, S33, S12, S23 y S31 son utilizados por Abaqus/Viewer para determinar la tensión de Von Mises.

Averaging

El cálculo de promedios convierte 2 o más valores de los diferentes resultados nodales extrapolados en un solo resultado nodal.

Entonces, ¿cual es la diferencia entre compute scalars before averaging y after averaging?

Abaqus/Viewer proporciona control a la hora hacer el promedio de los resultados (averaging) y sobre la computación de los valores escalares (compute scalars).

La opción por defecto de Abaqus/Viewer es Compute scalars before averaging, en la que los escalares se calculan primero a partir de los tensores extrapolados y luego se determina el valor medio del escalar.

La opción alternativa es calcular los escalares después de promediar (Compute scalars after averaging), en la que los tensores se promedian primero y luego se determina el valor escalar a partir del tensor promediado.

Averaging Threshold

El Averaging threshold (umbral de promediado) controla el grado de promediación entre los elementos del vecindario y sólo está disponible para la opción de calcular los escalares antes de promediar (compute scalars before averaging).

Si la diferencia entre contribuciones en un nodo es mayor que el porcentaje de umbral definido, no se promedian los valores de contribución. Un valor de umbral de promedio igual a 0, suprime todo el promedio; un valor de 100 promedia todos los resultados. Cuanto mayor sea el porcentaje, más suaves y continuos se verán los resultados de la simulación, como se muestra en la siguiente imagen (resultados de la simulación con diferentes valores umbral de promediación, izquierda: 0 y derecha: 100). Por otra parte, los gradientes grandes en los resultados o incluso las discontinuidades pueden dejar de ser notables si se utilizan umbrales de promediación más altos.

Results averaging

Cambiar los ajustes

Las distintas opciones se definen en la pestaña de cálculo del cuadro Results Options. Puedes abrir la ventana en Abaqus/Viewer seleccionando Results –> Options

Conclusión

El control del usuario sobre el promedio de los resultados y los cálculos escalares no cambia los resultados de su análisis, sino la forma en que los resultados son procesados y presentados en la GUI. Para las mallas de buena calidad, las distintas opciones de promediación ofrecen resultados muy similares.

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