Elemento plano
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El documento describe el elemento plano, un elemento de tres o cuatro nodos para la modelación de sólidos de dos dimensiones de espesor uniforme. El elemento plano se basa en una formulación isoparamétrica que incluye cuatro modos de flexión opcionales incompatible. El elemento plano se utiliza para modelar estructuras delgadas en estado de tensión plana o estructuras largas y prismáticas en estado de deformación plana.
Elemento plano
- 1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO X ELEMENTO PLANO Integrantes: ALEX CÁCERES GABRIELA CANDO DÉCIMO semestre “c”
- 2. Elemento Plano Dependiendo del tipo de propiedades de la sección que se asignan a un área Para modelo El objeto también tensión plana y se podría utilizar deformación plana para modelo Shell comportamiento en (Cáscara) y el sólidos de dos comportamiento dimensiones sólido axisimétrico Elemento plano
- 3. Visión General El elemento plano es un elemento de tres o cuatro nodos para la modelación de sólidos de dos dimensiones de espesor uniforme Se basa en una formulación isoparamétrica que incluye cuatro modos de flexión opcionales incompatible
- 4. . • El elemento debe ser plana, y si no • Mejora significativamente el lo es, se formula para la proyección comportamiento de flexión si la del elemento sobre un plano medio geometría del elemento es de una calculado para el elemento. forma rectangular, exhibe incluso con los de geometría no rectangular
- 5. Estructuras que pueden ser modelados con este elemento son: •Las estructuras delgadas, planas en un estado de tensión plana •Las estructuras largas y prismáticos en un estado de deformación plana Las tensiones y deformaciones se supone que no varían en la dirección del espesor. Para tensión plana, el elemento no tiene la rigidez fuera del plano. Por deformación plana, el elemento puede soportar cargas con rigidez de corte
- 6. Cada elemento plano tiene su propio sistema de coordenadas locales para definir cargas y propiedades de los materiales y para la interpretación de resultados. Cargado por Presión Presión de Cargas Cambio Gravedad Superficial Poros De Temperatura • • • Se utiliza un esquema de integración numérica de 2 x 2 para el plano. Destaca en el sistema de coordenadas locales del elemento son evaluado en los puntos de integración y extrapolar a las juntas del elemento.
- 7. Conectividad Conjunta La conectividad conjunta y la definición de cara es idéntica para todos los objetos de la zona, es decir, Shell(Cáscara) , Plano, y los elementos solido. El elemento plano está destinado a ser plana. Si se define un elemento de cuatro nodos que no es plano, un plano medio se encajan a través de las cuatro articulaciones, y la proyección del elemento en este plano se utilizará.
- 8. Grados de Libertad El elemento plano activa los tres grados de libertad de traslación en cada una de sus articulaciones conectado. El elemento tensión plana contribuye rigidez sólo a los grados de libertad en el plano del elemento. Es necesario proporcionar restricciones El deformación plana modelos elemento anti-plane de corte, es decir, cortante que es normal al plano del elemento, además del comportamiento en el plano.
- 9. Sistema de coordenadas locales Es idéntico para todos los objetos de la zona, es decir, los elementos Shell, plano y solido.
- 10. Tensiones y deformaciones Los modelos elemento plano el plano medio de una estructura de espesor uniforme, y cuyas presiones y tensiones no varían en el espesor dirección. La tensión plana es apropiada para estructuras que son delgadas (finas) comparado con sus dimensiones planas. La tensión plana es apropiada para estructuras que son gran espesor comparado con sus dimensiones planas
- 11. Propiedades de la sección Una sección plana es un conjunto de material y propiedades geométricas que describen la sección transversal de uno o más elementos planos. Las secciones se definen independientemente de los elementos del plano y se asignan a los objetos área Al definir una sección de área, tiene la opción de tres tipos de elementos básicos Plano (presión o Shell: cáscara, tensión) – el tema Solido - placa o de este capítulo, axisimétricas membrana, con un sólido sólido, con grados traslación y bidimensional, con de libertad de rotación grados de traslación de traslación, capaz libertad, capaces grados de libertad, de soportar las de soportar las capaz de soportar fuerzas pero no fuerzas y las fuerzas pero no momentos. momentos. momentos.
- 12. Propiedades de los materiales Las propiedades del material para cada elemento del plano se especifican por referencia a un Material previamente definidos. Se utilizan propiedades Ortótropico, incluso si el Material seleccionado se definió como anisotrópico. Las propiedades del material utilizadas por el elemento de plano son:
- 14. El espesor del elemento se utiliza para calcular la rigidez del elemento, la masa y cargas. Por lo tanto, las fuerzas conjuntas calculadas a partir del elemento son proporcionales a este espesor.
- 15. Mejoran significativamente el Por defecto cada elemento del plano comportamiento de flexión en el incluye cuatro modos de flexión plano del elemento si la geometría incompatibles en su formulación de del elemento es de forma rigidez. rectangular Modos de Flexión incompatibles Si un elemento se distorsiona, debe Los modos de flexión incompatibles suprimirse la inclusión de los modos también pueden ser suprimidos en incompatibles. El elemento, a casos donde la flexión no es continuación, utiliza la formulación importante, tal como problemas estándar isoparamétricos. geotécnicos típico.
- 16. En un análisis dinámico, la masa de la estructura es usada para calcular fuerzas Malkus y Plesha de inercia. La masa total se aplica a La masa total del cada uno de los tres elemento es igual a la traslacionales grados de integral sobre el plano libertad (UX, UY y UZ) del elemento de la incluso cuando el densidad de masa, m, elemento aporta rigidez a multiplicado por el sólo dos de estos grados espesor, th. de libertad. La masa total se distribuye a las juntas de una manera proporcional a los términos de las diagonales de la matriz de masa consistente
- 17. Carga de Gravedad Si todos los Usar la carga por elementos se van a Se puede aplicar a gravedad, el peso cargar por igual y en cada elemento plano propio se puede dirección hacia abajo, para activar el peso ampliar y aplicar en es más conveniente propio del elemento. cualquier dirección. utilizar carga Peso- Propio
- 18. CARGA DE PRESIÓN SUPERFICIAL La Carga de Presión Superficial es usada para La presión superficial aplicar cargas de presión siempre actúa normal a la externas en cualquiera de cara. Las presiones las tres o cuatro caras de positivas son dirigidas hacia lado del elemento Plano. el interior del elemento.
- 19. La presión puede ser constante sobre una cara o interpolados a partir de los valores dados por medio de las articulaciones. Los valores indicados en las juntas se obtienen de patrones comunes y no necesitan ser el mismo para las diferentes caras. De los patrones se pueden utilizar para aplicar fácilmente las presiones hidrostáticas La presión que actúa en un lado se multiplica por el espesor, th, integrado a lo largo de la longitud de los lados, y se distribuya entre las dos o tres juntas en ese lado.
- 20. CARGA DE PRESIÓN DE PORO •La carga de presión de poro es utilizada para modelar el arrastre y efectos de flotabilidad de un fluido dentro de un medio sólido, como el efecto del agua en los sólidos esqueleto de un suelo. •Valores escalares de presión de fluido reciben en las juntas del elemento por patrones comunes y son interpolados sobre el elemento •La fuerza total que actúa sobre el elemento es la integral del gradiente de este campo de presión sobre el plano del elemento, multiplicado por el espesor, th. •Esta fuerza se distribuye a cada una de las articulaciones del elemento. •. Las fuerzas están normalmente dirigidas desde regiones de alta presión hacia las regiones de baja presión.
- 21. La carga de temperatura crea tensión térmica en el elemento de plano. Esta tensión está dada por el producto del coeficiente de material CARGA DE de expansión térmica y TEMPERATU el cambio de RA temperatura del elemento. El cambio de temperatura se mide la temperatura de referencia de elemento a elemento de la temperatura de la carga. El cambio depende del espesor del elemento
- 22. SALIDA DE DATOS DE TENSIÓN Las tensiones elemento plano se evalúan en el nivel 2 - por-2 puntos de integración de Gauss del elemento y extrapolado a las articulaciones. Valores principales y sus direcciones asociadas principales en el elemento 1- 2 plano local también se calculan para los casos de análisis de valor único. El ángulo dado es medido en sentido antihorario (cuando se ve desde la dirección +3) desde el eje local 1 a la dirección del valor máximo principal.