Análisis numérico de sistemas de vigas dobles agrietadas
Autores: De Rosa, Maria Anna; Lippiello, Maria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis numérico de sistemas de vigas dobles agrietadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Teoría de la elasticidad
Análisis estático
Sistema de doble viga agrietada
Medio tipo Winkler
Formulación variacional
Método de Discretización Celular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Basado en la teoría de la elasticidad, este documento discute el análisis estático de un sistema de doble viga agrietado en presencia de un medio de tipo Winkler. Se asume además que el sistema de doble viga está restringido en ambos extremos por resortes elásticamente flexibles con rigidez transversal y rotacional. Utilizando una formulación variacional, se derivan y resuelven las ecuaciones estáticas gobernantes mediante enfoques analíticos y numéricos. En el primer enfoque, se obtienen soluciones en forma cerrada para las funciones de desplazamiento basadas en la teoría de vigas de Euler-Bernoulli. En el segundo enfoque, se realiza el Método de Discretización de Celdas (CDM), mediante el cual las dos vigas se reducen a un conjunto de barras rígidas conectadas por restricciones elásticas, en las que se concentra la rigidez flexional de las barras. La matriz de rigidez resultante se deduce fácilmente, y las ecuaciones gobernantes del problema estático pueden resolverse de inmediato. Se realiza un análisis comparativo para verificar la precisión y validez del método propuesto. El estudio se centra en el efecto de varios parámetros, incluyendo la profundidad y posición de la grieta, las condiciones de contorno, el medio elástico y la esbeltez. La validez del análisis propuesto se confirma al comparar los resultados actuales con los obtenidos de otros enfoques. En particular, los resultados obtenidos por solución en forma cerrada y CDM se comparan con el Método de Elementos Finitos (FEM). La precisión de los resultados se evaluó mediante comparaciones con resultados encontrados en la literatura y reportados en la bibliografía. Se demostró que el algoritmo propuesto proporciona una herramienta simple y poderosa para abordar el análisis estático de un sistema de doble viga. Finalmente, se hacen algunas observaciones finales.
Descripción
Basado en la teoría de la elasticidad, este documento discute el análisis estático de un sistema de doble viga agrietado en presencia de un medio de tipo Winkler. Se asume además que el sistema de doble viga está restringido en ambos extremos por resortes elásticamente flexibles con rigidez transversal y rotacional. Utilizando una formulación variacional, se derivan y resuelven las ecuaciones estáticas gobernantes mediante enfoques analíticos y numéricos. En el primer enfoque, se obtienen soluciones en forma cerrada para las funciones de desplazamiento basadas en la teoría de vigas de Euler-Bernoulli. En el segundo enfoque, se realiza el Método de Discretización de Celdas (CDM), mediante el cual las dos vigas se reducen a un conjunto de barras rígidas conectadas por restricciones elásticas, en las que se concentra la rigidez flexional de las barras. La matriz de rigidez resultante se deduce fácilmente, y las ecuaciones gobernantes del problema estático pueden resolverse de inmediato. Se realiza un análisis comparativo para verificar la precisión y validez del método propuesto. El estudio se centra en el efecto de varios parámetros, incluyendo la profundidad y posición de la grieta, las condiciones de contorno, el medio elástico y la esbeltez. La validez del análisis propuesto se confirma al comparar los resultados actuales con los obtenidos de otros enfoques. En particular, los resultados obtenidos por solución en forma cerrada y CDM se comparan con el Método de Elementos Finitos (FEM). La precisión de los resultados se evaluó mediante comparaciones con resultados encontrados en la literatura y reportados en la bibliografía. Se demostró que el algoritmo propuesto proporciona una herramienta simple y poderosa para abordar el análisis estático de un sistema de doble viga. Finalmente, se hacen algunas observaciones finales.