12 Jun ¿Cuando elegir un elemento de primer o segundo orden con Abaqus?
En el post de hoy vamos a hablar de que hay que tener en cuenta para escoger entre un elemento de primer o segundo orden para tu análisis con Abaqus/Standard o Abaqus/Explicit.
Ya que hay una gran cantidad de familias de elementos, hoy nos centramos en los elementos solid (o continuos), los cuales se puede utilizar para análisis lineales y no lineales que implican contacto, plasticidad y grandes deformaciones.
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Ya que Abaqus está en inglés, y para facilitar la búsqueda, voy a introducir el texto de las palabras clave también en inglés.
Escoger el elemento apropiado
Dada la gran variedad de tipos de elementos disponibles dentro de esta familia, es importante seleccionar el elemento correcto para una aplicación en particular. La elección de un elemento para un análisis en particular puede simplificarse considerando características específicas del elemento:
- Primer o segundo orden (first- o second-order)
- Integracion completa o reducida (full o reduced integration)
- Hexaédricos / cuadriláteros (hex / quad) o tetraedricos / triangulares (tet / tri)
- Normales, hibridos o imcompatibles
Al considerar cada uno de estos aspectos, se puede seleccionar el mejor elemento para un análisis dado. Hoy nos centramos entre la diferencia entre elegir un elemento de primer o segundo orden.
Elección entre un elemento de primer o segundo orden (first and second order)
En los elementos de primer orden (first order) de deformación plana (plain strain), deformación plana generalizada (generalized plane strain), cuadrilátero axisimétrico (axisymmetric quadrilateral), elementos sólidos hexaédricos (hexahedral solid elements) y elementos cilíndricos (cylindrical elements), el operador de deformación proporciona una deformación volumétrica constante en todo el elemento. Esta deformación constante evita el «bloqueo» o «locking» de la malla cuando la respuesta del material es aproximadamente incompresible.
Los elementos de segundo orden (second order) proporcionan una mayor precisión en Abaqus/Standard que los elementos de primer orden para problemas «suaves» que no implican distorsiones severas de los elementos. Capturan las concentraciones de tensión de manera más efectiva y son mejores para modelar características geométricas: pueden modelar una superficie curvada con menos elementos. Finalmente, los elementos de segundo orden son muy efectivos en los problemas dominados por la flexión.
Los elementos triangulares y tetraédricos de primer orden (first order) deben evitarse en la medida de lo posible en los problemas de análisis de tensiones; los elementos son demasiado rígidos y muestran una lenta convergencia con el refinamiento de la malla, lo que es especialmente un problema con los elementos tetraédricos de primer orden. Si se necesitan usar, entonces se ha de utilizar una malla extremadamente fina para obtener resultados de suficiente precisión.
Como hemos comentado antes, hay otros aspectos que se pueden tener en cuenta a la hora escoger un elemento, y los iremos explicando en próximos posts.
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