Estudio de la evolución de las frecuencias naturales en estructuras sometidas a efectos del daño y la plasticidad

Abstract

Castellano: Este trabajo contiene la memoria del proyecto de final de carrera “Estudio de la evolución de las frecuencias naturales en estructuras sometidas a efectos del daño y la plasticidad”. Se presenta el estudio y la implementación de las rutinas necesarias para calcular las frecuencias naturales de una estructura cuando ésta sufre deterioro utilizando dos programas de ordenador, un programa de elementos finitos existente llamada PLCD y un programa encargado de calcular las frecuencias y formas propias de las estructuras, CFYFP (siglas que corresponden a Cálculo de Frecuencias Y Formas Propias). Se incluyen las modificaciones de las rutinas del programa de elementos finitos existente y la implementación de las nuevas rutinas del programa creado para calcular las frecuencias. Todas las rutinas de los dos programas se encuentran en lenguaje FORTRAN.

En el presente documento se describe de forma detallada los pasos seguidos para la implementación del método de cálculo, poniendo especial énfasis en las rutinas del nuevo programa creado llamado CFYFP. Además se incluyen varios ejemplos llevados a cabo con los programas nuevos para estudiar, precisamente, la evolución de las frecuencias naturales de estructuras sometidas a efectos de daño.

En base a los casos estudiados, respecto a la evolución del daño debido a las acciones mecánicas impuestas sobre la estructura se ha podido establecer una relación entre la evolución de las frecuencias y el daño global de la estructura. Finalmente, se extraerán una serie conclusiones de los resultados obtenidos del análisis de las estructuras calculadas a modos de ejemplo y se propondrán unas mejoras en las rutinas utilizadas y futuras líneas de investigación.

English: The following pages contain the work developed for the final degree project: “Estudio de la evolución de las frecuencias naturales en estructuras sometidas a efectos del daño y la plasticidad”, in English: study of the evolution of natural frequencies in structures subjected to the effects of damage and plasticity. After discussing some theoretical aspects, there will be introduced the routines and computer programs needed to compute the natural frequencies of a structure when it is damaged. Two computer programs will be used for this purpouse, the first one called PLCD, an existing finite element software, and a new one named CFYFP, which stands for “Cálculo de Frecuencias Y Formas Propias”, in English: Solving Eigenfrequencies and Eigenvectors. All the modifications done to the finite element program and the implementation of the new routines for the program created for solving the Eigenvalue program are included, as well as the justification for these decisions. All the routines used are written using FORTRAN language. In this document are described in detail all the steps followed to implement the calculation method, focusing in the new routines for the CFYFP. In addition, several examples solved with the new programs for the study of the evolution of the natural frequencies of structures when have been damaged are also included. Based on these cases, it has been possible to establish a correlation between the change in the natural frequencies of a structure and the level of global damage. Finally, a series of considerations and conclusions will be extracted from the studied cases, a number of improvements will be proposed and future research approaches too.