Quizá te has topado con el predicamento de no saber si los resultados que obtuviste son correctos o si estás cayendo en un bucle infinito de redundancia de resultados. Si hasta aquí no me sigues la pista, no te preocupes, te explicaré desde el principio qué es una redundancia o singularidad en tus resultados de Análisis de Elementos Finitos (FEA)

Me gustaría comenzar con la definición de singularidad:

Singularidad: “Característica, cualidad o detalle que distingue a una cosa o persona de otras de la misma clase o especie”, eso es lo que diría la Real Academia Española (RAE), pero… qué diría la real academia del lenguaje ingenieril, si es que esta existiera:

Singularidad “Una posición o configuración de un mecanismo o una máquina donde el comportamiento subsecuente no se puede predecir o las fuerzas u otras magnitudes se vuelven infinitas o indeterminadas”

Bien, ahora que tienes un concepto o definición descrita, partamos de ahí con la idea de que la singularidad describe un comportamiento extraño en nuestro caso de estudio.

Veamos el siguiente caso

Tenemos un típico soporte en forma de L, que si bien recordamos la teoría sabemos que al tener esas condiciones existirá una concentración de esfuerzos, (espero que recuerden esta terminología si no vean la siguiente imagen).

La concentración de esfuerzos o tensiones, desde un punto de vista de ingeniería será aquellos puntos en nuestra geometría o diseño en el cual existen cambios repentinos de sección transversal, en palabras simples; los lugares donde nuestra pieza tiene operaciones como:

• Barrenos
• Ángulos a 90 grados
• Cambios de tamaños como una probeta de ensayo

Regresando a nuestro caso y teniendo como referencia lo anterior; identificamos que nuestro diseño contiene un ángulo a 90 grados, podríamos predisponer que en nuestro diseño, al menos en esa sección, encontraríamos una concentración de esfuerzos; lo que podría ocasionar la falla inminente, es ahí donde reside nuestro principal interés de poder discernir como detectar singularidades en nuestro diseño, y es que ambos términos por lo general pueden ir de la mano; es decir singularidad y concentración de esfuerzos, aunque no necesariamente, esto te lo ejemplificaré más adelante.

En nuestro soporte en L el cual empotraríamos fijamente en su extremo y aplicaríamos una carga en uno de sus extremos, podemos decir con nuestros resultados de FEA que encontraremos la sección de mayor esfuerzo cerca de la ubicación antes descrita, pero tengamos cuidado con simplemente determinar esto , como se dice coloquialmente en México “a ojo de buen cubero” , lo primero que hay que determinar es el tamaño de malla con el cual estamos trabajando , veamos entonces los resultados obtenidos y la malla utilizada.

Nos daremos cuenta rápidamente que si bien la zona de concentración (HOT SPOT), como se conoce dentro de SOLIDWORKS SIMULATION, está donde nosotros esperábamos; el tamaño de malla utilizado es muy grande para poder determinar que nuestros resultados son objetivos y verídicos. Recuerden que entre más grande sea tu malla mayor discrepancia con la realidad tendrás, pero quizás ese serio tema de otro artículo, por lo que como buenos usuarios de SOLIDWORKS SIMULATION tomaremos la iniciativa de hacer otra iteración con un mayor tamaño de malla.

Vamos los resultados:

Así podríamos continuar infinitamente, iteración tras interacción, sin poder determinar si el resultado obtenido es correcto o no, esto debido a que estamos encontrando finalmente una posible singularidad, eso que te definí desde el principio y que después de haber leído gran parte de mi artículo por fin encontramos.

Ya que estás hasta este punto del artículo me gustaría aprovechar para mostrarte la siguiente herramienta de SOLIDWORKS SIMULATION para evitarnos todas esas interacciones innecesarias y poder definir desde un principio si en nuestro diseño tendremos una singularidad y cómo poder repararla.

La herramienta antes mencionada, formalmente se llama diagnóstico de zona activa de tensión, y para poder utilizarla es necesario:

• Tener un estudio estático resuelto (sin importar el tamaño de malla)
• Darle clic derecho en la carpeta de resultados y seleccionar este gráfico

Una vez abierta la herramienta lo primero que te encontrarás será el grado de sensibilidad con el cual se calculará las zonas con posibles zonas de concentración de esfuerzos y probable singularidad, aquí podremos seleccionar valores desde 1 a 100 y esto hará que la resolución sea en menor o mayor tiempo.

Una vez determinada la sensibilidad daremos en ejecutar y esperaremos a ver nuestros resultados los cuales nos determinarán si existen zonas problemáticas y daremos clic en ok.

Enseguida la herramienta nos mostrará un gráfico de colores donde podremos identificar visualmente los puntos problemáticos en los cuales sería necesario un refinamiento de malla, podremos filtrar entre ver los puntos de zona activa o bien aislar esos puntos y verlos por separado.

Por último, jugaremos un poco con los valores de detección de singularidades y modificaremos los parámetros prestablecidos.

Empezaré por el nivel de refinamiento, es decir, cuantas veces el software intentará refinar la malla para poder detectar la zona de posible singularidad, en este caso dejaremos el valor en 2 y ejecutaremos el diagnóstico de singularidad

Una vez ejecutada la herramienta podremos saber con certeza que al final del refinamiento no encontraremos singularidades, como antes de hacer esto si lo pensábamos, y también tendremos el valor suficiente de malla para poder encontrar el resultado óptimo

Como vez, algunas veces es más fácil de lo que parece el poder resolver nuestros estudios FEA de manera correcta, lo importante es conocer bien todos los beneficios y herramientas que SOLIDWORK SIMULATION nos puede brindar.

Hablando de singularidades, no olvides ser singular, desde la definición de la RAE, y tener ese punto diferenciador con otros ingenieros que no validan sus diseños con SOLIDWORK SIMULATION  

¡Gracias por leer nuestro blog! 

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