Un Elemento Finito de Viga para el Análisis Estático y Dinámico de Estructuras Compuestas y Reforzadas con Acoplamiento de Flexión-Torsión
Autores: Patuelli, Cesare; Cestino, Enrico; Frulla, Giacomo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un Elemento Finito de Viga para el Análisis Estático y Dinámico de Estructuras Compuestas y Reforzadas con Acoplamiento de Flexión-Torsión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Investigación
Elemento finito de viga
Acoplamiento de flexión-torsión
Ecuaciones de equilibrio
Rigidez
Matrices de masa
Hipótesis de Timoshenko
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación presenta un nuevo elemento finito de viga capaz de predecir el comportamiento estático y dinámico de estructuras de vigas con acoplamiento de flexión y torsión. El modelo aquí derivado establece una relación entre los grados de libertad nodales de flexión y torsión de un elemento de viga de dos nodos. Las ecuaciones de equilibrio se derivan desestimando los términos no lineales, mientras que las matrices de rigidez y masa se derivan con el método de Galerkin. Las funciones de forma se obtienen considerando la hipótesis de Timoshenko y el momento torsional constante a lo largo del elemento. El modelo ha sido validado a través de resultados numéricos y experimentales para simulaciones estáticas y dinámicas. La comparación reveló una diferencia relativa mayormente inferior al 5% para las deformaciones estáticas y la predicción de la frecuencia natural, mientras que el Criterio de Aseguramiento Modal (MAC) confirmó la consistencia con los resultados numéricos y experimentales en términos de similitud de formas de modo.
Descripción
Esta investigación presenta un nuevo elemento finito de viga capaz de predecir el comportamiento estático y dinámico de estructuras de vigas con acoplamiento de flexión y torsión. El modelo aquí derivado establece una relación entre los grados de libertad nodales de flexión y torsión de un elemento de viga de dos nodos. Las ecuaciones de equilibrio se derivan desestimando los términos no lineales, mientras que las matrices de rigidez y masa se derivan con el método de Galerkin. Las funciones de forma se obtienen considerando la hipótesis de Timoshenko y el momento torsional constante a lo largo del elemento. El modelo ha sido validado a través de resultados numéricos y experimentales para simulaciones estáticas y dinámicas. La comparación reveló una diferencia relativa mayormente inferior al 5% para las deformaciones estáticas y la predicción de la frecuencia natural, mientras que el Criterio de Aseguramiento Modal (MAC) confirmó la consistencia con los resultados numéricos y experimentales en términos de similitud de formas de modo.