El análisis estático de vigas juega un papel fundamental en la comprensión del comportamiento de las estructuras sometidas a cargas externas. OpenFOAM se puede aplicar con gran eficiencia en el análisis de estructura. En este artículo, descubrirás cómo este software de código abierto puede ser una herramienta esencial en el diseño y la ingeniería estructural.
Imaginemos una viga en forma de I de 2 metros de longitud que se vea afectada por una carga uniformemente distribuida a lo largo de su extensión. Nuestra meta es analizar las deformaciones y esfuerzos que la viga experimentará bajo estas circunstancias. El perfil de la viga es el siguiente:
Para modelar este problema, utilizaremos Salome para generar la geometría de la viga en I y crear una malla estructurada que represente la geometría de manera precisa. Salome proporciona herramientas poderosas para la creación y manipulación de geometría, lo que facilita la generación de modelos complejos.
Utilizaremos Salome para aplicar los nombres adecuados en las caras y los extremos de la viga, determinando las restricciones físicas como apoyos fijos o simplemente apoyados. Estas condiciones son esenciales para obtener resultados precisos en el análisis estructural. Utilizaremos Salome para aplicar condiciones de contorno adecuadas en los extremos de la viga, simulando restricciones físicas como apoyos fijos o simplemente apoyados. Estas condiciones son esenciales para obtener resultados precisos en el análisis estructural.
En OpenFOAM, nos encargaremos de establecer las propiedades del material que conforma la viga, incluyendo el módulo de elasticidad y la resistencia a la tracción. Estos elementos son esenciales para determinar con precisión los esfuerzos y deformaciones experimentados por la viga al someterse a una carga.
Una vez que se ha definido la geometría, los materiales y las condiciones de contorno, podemos utilizar los solucionadores estructurales de OpenFOAM para resolver las ecuaciones de equilibrio y obtener los resultados deseados. OpenFOAM ofrece solucionadores robustos, como solidDisplacementFoam, que son adecuados para el análisis estático de estructuras. Al utilizar este solucionador se hacen iteraciones que son los resultados que se mostraran posteriormente.
Después de completar la simulación en OpenFOAM, usaremos Paraview para visualizar los resultados. Con sus avanzadas herramientas de visualización, Paraview nos permite analizar y comprender en profundidad el comportamiento estructural de la viga. Muestra de forma clara y eficaz deformaciones, tensiones y deformaciones, proporcionando información valiosa.
Una de las variables más importantes que Paraview puede mostrar es la deformación (D) de la viga en I. La deformación representa la cantidad de desplazamiento experimentado por cada punto de la viga debido a la carga aplicada.
Al visualizar la deformación en Paraview, podemos identificar claramente las áreas de la viga que experimentan las mayores deformaciones, lo que nos ayuda a evaluar la integridad estructural y la seguridad del diseño. Las deformaciones excesivas pueden indicar posibles puntos de fallo o debilidad en la estructura, lo que puede requerir modificaciones en el diseño para garantizar un rendimiento óptimo y seguro.
Paraview también permite la visualización de la deformación en forma de mapas de colores o vectores superpuestos a la geometría de la viga, lo que facilita la interpretación de los resultados. Los mapas de colores muestran visualmente la magnitud de la deformación en cada punto de la viga, mientras que los vectores indican la dirección y la magnitud del desplazamiento en cada punto, lo que proporciona una representación más completa del comportamiento estructural.
Además de los desplazamientos, Paraview también puede mostrar una variedad de otros resultados, como las deformaciones, los esfuerzos y los factores de seguridad. Estos resultados son fundamentales para evaluar la seguridad y la eficiencia estructural de la viga en I y pueden utilizarse para optimizar el diseño y mejorar el rendimiento de la estructura.