Un elemento finito 3D para el análisis cinemáticamente no lineal de láminas elastoplásticas
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Data publicació1989
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Abstract
En el análisis de láminas elastoplásticas se debe recurrir a temías de la plasticidad ad
hoc, no derivadas de la teoría tridimensional general sino postuladas a priori y basadas en muchas simplificaciones, o bien tratar el cuerpo como 3D. En este segundo caso, la utilización de elementos convencionales en el Método de los Elementos Finitos (M.E.F.) plantea importantes problemas numéricos, y requiere un tiempo de compntación excesivamente dilatado. En este escrito se presenta un elemento finito 3D pensado especialmente para superar estos inconvenientes. Su desarrollo consta de tres partes bien diferenciadas: la obtención de las inatrices cineináticas necesarias para la resolución del problema estático de
un continuo 3D cualquiera, supuesta conocida la interpolación del campo de desplazamientos; la particularización de éstas al caso laminar, mediante el uso del mode1,o de comportamiento transversal CT1 coino función de interpolación en el espesor; y la reorganización del algoritmo
resultante de las dos fases anteriores para evitar el aumento desmesurado del tiempo de
cálculo cuando se increiiienta el número de puntas de integración en el espesor. Finalmente se incluyen varios ejeinplos que muestran el buen comportamiento del elemento presentado, cuyas principales ventajas son: en primer lugar, que permite proceciar un elevado número de puntos de integración en el espesor con un coste computacional razonable, y a continuación, la capacidad para tratar cualquier geometría de la superficie de referencia de modo muy sencillo
pero sin introducir siiiiplificaciones, y la posibilidad de tratar otros tipos estructurales derivados del laminar utilizando el misnio algoritiiio. When dealing with elastoplastic shell analysis, we must appeal either to suitable theories of plasticity, which aren't the result of the general three-dimensional theory as they have been forinulated a priori and based on many siinplifications, or to the treateinent of the body as a
tliree dimensional one (3D). In tlie second case, there are a lot of numerical probleins arising from the use of conventional
eleinents in the Finite Elenient Metliod (F.E.M.), and also, a long tinie of computation isrequired. In this paper we present a 3D finite element, which is aimed at overcoming the aforesaid disavantages.
Its development is divided into three different parts, first of all the obtention of the kinematic matrices required to solve a static problem of whatever 3D continuous medium, once the interpolation for the displacement field is known. Secondly, their particularization to tbe shell case, through the use of the model of transversal behaviour CTl as the function of interpolation in thickness. The third one is the reorganization of the resulting algorithm from the two previous steps to avoid an excessive increase in the calculation time when the number OS integration points in thickness is raised.
Finally we include severa1 examples showing the good results of the described element,
having some advantages such as: first, the processing of a high number of integration points with a reasonable computational cost; secondly, the ability to deal with any reference surface geometry in a very simple way, without introducing any simplification, and in the third place, the possibility to deal with other kinds of structures derived from the shell model by using the same algorithm.
ISSN1886-158X
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