INGENIERÍA DE ELEMENTOS FINITOS
Tecsimat es una ingeniería líder con una profunda experiencia y conocimientos en todos los aspectos de cálculos por elementos finitos (FEM). Nuestro equipo altamente capacitado posee una amplia trayectoria en la aplicación de esta tecnología avanzada para el análisis y diseño de estructuras, componentes y sistemas complejos.
CÁLCULO ESTÁTICOS LINEALES PARA EL DISEÑO DE PIEZAS Y ESTRUCTURAS
Tipos de Cálculos Estáticos Lineales que Ofrecemos:
- Cálculo Estático: Evalúa el comportamiento de componentes y estructuras bajo cargas estáticas, permitiendo la determinación de esfuerzos y deformaciones en condiciones de equilibrio.
- Análisis de Modos Propios: Identifica las frecuencias naturales y los modos de vibración de una estructura, lo que es crucial para evitar resonancias no deseadas y optimizar el diseño.
- Análisis de Pandeo (Buckling): Examinamos la capacidad de una estructura para soportar cargas compresivas, identificando posibles modos de fallo por pandeo.
- Cálculos Térmicos: Evaluamos la deformación que provoca la variación de temperatura en una pieza o una estructura.
CÁLCULO ESTÁTICOS NO-LINEALES PARA DISEÑAR PIEZAS Y ESTRUCTURAS
Principales aplicaciones de los cálculos No-Lineales:
- Evaluación de Comportamiento Plástico: Analizamos el comportamiento de piezas y conjuntos cuando se supera el límite elástico del material, permitiendo obtener la deformación final y sus implicaciones en el diseño. En algunas normas de diseño permiten que las piezas o estructural presenten deformación plástica permanente frente a carga excepcionales siempre que no se superen ciertos valores.
- Estudio de Contactos y Fricción: Abordamos situaciones donde las condiciones de contorno no-lineales, como contactos y fricciones, juegan un papel crucial en el comportamiento de la pieza o conjunto.
- Estudio de procesos con grandes deformaciones: Consideramos el comportamiento no-lineal cuando la deformación de la pieza altera significativamente su geometría original, permitiendo un diseño adaptado a condiciones reales de carga. La aplicación típica de este caso son los cálculos que intervienen los materiales que soportan grandes deformaciones (cauchos y espumas elásticas)
CÁLCULOS DINÁMICOS NO-LINEALES PARA ESTUDIOS DE IMPACTO Y CONFORMADO
Los cálculos no-lineales explícitos son una técnica avanzada en el mundo de la simulación por elementos finitos, especialmente diseñada para abordar escenarios donde se producen grandes deformaciones en los modelos con grandes no-linealidades en el comportamiento de los materiales, pudiendo introducir la rotura de éstos sin tener problemas de convergencia. Estos cálculos son esenciales para evaluar fenómenos dinámicos de impacto en una amplia gama de aplicaciones industriales y de ingeniería. A continuación, exploraremos sus aplicaciones clave.
Aplicaciones Principales de los cálculos no-lineales explícitos:
- Simulaciones de Impacto y Crash Test. Evaluación de la resistencia y seguridad de vehículos en escenarios de colisión, garantizando la integridad de conductores y pasajeros.
- Diseño de elementos de Seguridad. Elementos de seguridad ante impactos como cascos, barreras, embalajes e protección, … son analizados antes de fabricarse para asegurar que absorberán las fuerzas de impacto y mitigarán los daños sobre las personas.
- Análisis de Explosiones y Protección ante Deflagraciones, Evaluación de estructuras y materiales para resistir explosiones, esencial en aplicaciones militares, industriales y de seguridad.
- Procesos de Conformado como Estampación y Forja. Optimización de procesos de conformado para asegurar la integridad y calidad de piezas en industrias como la automotriz y aeroespacial.
CÁLCULOS FLUODINÁMICOS PARA EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE FLUIDOS (CFD)
Los cálculos CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) son una herramienta esencial para comprender el comportamiento de los fluidos, tanto en el exterior como en el interior de las estructuras. Estos análisis proporcionan valiosa información sobre las fuerzas que interactúan con las estructuras en estudio, permitiendo optimizar diseños y mejorar el rendimiento en una amplia variedad de aplicaciones.
Los cálculos de fluidos los podemos clasificar en tres tipos:
1 Flujos por el Exterior de las Estructuras con un sólo Fluido
- Vehículos y Resistencia al Avance: Los cálculos CFD son cruciales para determinar la resistencia al avance de vehículos, así como la fuerza vertical ejercida sobre ellos.
- Perfil de Alas en Aviones y Drones: Analizan el flujo de aire sobre las alas para mejorar la eficiencia y maniobrabilidad.
- Aerogeneradores y Distorsión en el Flujo de Aire: Evalúan cómo el flujo de aire se distorsiona en presencia de aerogeneradores, optimizando su rendimiento.
- Acción del Viento en Edificios e Instalaciones Industriales: Estudian cómo el viento afecta a edificios e instalaciones industriales, evaluando las cargas que transmite el viento a los permitiendo asegurar el cumplimiento de las exigencias de diseño.
2 Flujos por el interior de las Estructuras con un sólo Fluido
- Sistemas de Climatización y Ventilación: Ayudan a diseñar sistemas eficientes de climatización y ventilación para ambientes controlados.
- Intercambiadores de Calor y Componentes de Maquinaria: Optimizan el diseño de componentes como intercambiadores de calor, válvulas, turbinas y bombas para mejorar la eficiencia térmica.
- Redes de Tuberías y Distribución de Agua: Permite el diseño óptimo de sistemas de tuberías y distribución de agua para asegurar un flujo eficiente y equitativo.
3 Interacción entre dos o más Fluidos y Sólidos
- Movimiento del Agua en Canales Abiertos: Evalúa cómo el agua fluye en canales abiertos, crucial para el diseño de infraestructuras hidráulicas.
- Comportamiento de Embarcaciones en el Agua: Analiza el movimiento de barcos en la superficie del agua para mejorar la navegación y la eficiencia del transporte marítimo.
- Transitorios en Llenado de Depósitos: Estudia los cambios de flujo que ocurren al llenar depósitos, garantizando un diseño seguro y eficiente.
- Los cálculos CFD son fundamentales en una amplia gama de industrias, desde la automotriz y aeroespacial hasta la energía y la ingeniería civil.
CÁLCULOS ALE PARA ESTUDIOS CON GRAN DISTORSIÓN DE MALLA
La metodología de cálculo ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) es una técnica avanzada en el campo de la simulación numérica. Permite analizar de manera eficiente fenómenos que involucran movimientos de fluidos o estructuras en relación con un sistema de coordenadas en constante evolución. Esta técnica suma las ventajas de las dos técnicas de elementos finitos: el método de Euler y el método de Lagrange. Esta metodología permite abordar problemas en los que hay un movimiento relativo significativo entre la malla de elementos finitos y el dominio de análisis, como ocurre en fenómenos que implican deformaciones grandes o flujos de fluidos complejos.
Las principales aplicaciones de cálculos que se pueden realizar utilizando la metodología ALE:
- Estudios de la interacción de un sólido con un fluido : La metodología ALE es especialmente efectiva para simular flujos de fluidos complejos en los que la geometría de la malla cambia. Por ejemplo, simulaciones de procesos de extrusión.
- Simulaciones de Impacto y de conformación: Permite modelar el comportamiento de estructuras en escenarios de impacto con grandes deformaciones donde la técnica Euleriana no consigue buenos resultados al tener deformaciones excesivas de la malla. Por ejemplo, modelado de espumas de Polipropileno en impactos con deformaciones cercanas al 95 % del volumen inicial o simulaciones de conformado con grandes variaciones geométrica.
La metodología ALE es una herramienta poderosa en ingeniería y ciencias aplicadas. Al permitir la representación precisa de fenómenos complejos que involucran interacciones fluido-estructura.
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