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Modelado Dinámico por Elementos Finitos y Análisis de Vibraciones de Vigas Acopladas de Flexión-Torsión Estratificadas Preesforzadas

Autores: Kashani, MirTahmaseb; Hashemi, Seyed M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Modelado Dinámico por Elementos Finitos y Análisis de Vibraciones de Vigas Acopladas de Flexión-Torsión Estratificadas Preesforzadas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Vibración libre
Análisis
Pretensado
Laminados de fibra-metal
Vigas compuestas
Elemento finito dinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 65

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se revisita el análisis de vibraciones libres de vigas laminadas de metal-fibra (FML) y compuestas, homogéneas y pretensadas, sometidas a fuerzas axiales y momentos finales. Se desarrollan y presentan modelos de Método de Elementos Finitos (FEM) y de Elementos Finitos Dinámicos (DFE) dependientes de la frecuencia. Los resultados de frecuencia se comparan con los obtenidos del FEM convencional (ANSYS, Canonsburg, PA, EE. UU.) así como con el Método de Homogenización (HM). A diferencia del FEM, la aplicación de la formulación DFE conduce a un problema de autovalores no lineal, que se resuelve para determinar las frecuencias naturales y modos del sistema. Se desarrollan las ecuaciones diferenciales gobernantes de vibraciones acopladas flexionales-torsionales, resultantes del momento final, utilizando las teorías de vigas de flexión de Euler-Bernoulli y torsión de St. Venant, asumiendo movimiento armónico lineal y materiales elásticos lineales. Se estudian ejemplos ilustrativos de configuraciones de vigas compuestas unidireccionales, FML y estratificadas pretensadas, que exhiben acoplamiento geométrico de flexión-torsión. Los resultados presentados de DFE y FEM muestran una excelente concordancia con el método de homogenización y los resultados de modelado de ANSYS, con las tasas de convergencia del DFE superando a todas. También se lleva a cabo una investigación para examinar los efectos de diversas cargas axiales combinadas y momentos finales sobre la rigidez y las frecuencias fundamentales de la estructura. También se presenta un ejemplo ilustrativo que demuestra la aplicación de los métodos presentados al análisis de pandeo de vigas estratificadas.

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