Elementos Finitos Hexaédricos de Orden Superior para Dinámica Estructural: Una Revisión Comparativa
Autores: Karpik, Anna; Cosco, Francesco; Mundo, Domenico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Elementos Finitos Hexaédricos de Orden Superior para Dinámica Estructural: Una Revisión Comparativa
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Método de elementos finitos
Mallas hexaédricas
Formulaciones de elementos de ladrillo de orden superior
Eficiencia computacional
Problema de autovalores
Análisis dinámico
Licencia
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Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El método de elementos finitos (FEM) se utiliza ampliamente en muchas aplicaciones de ingeniería. La popularidad del FEM llevó al desarrollo de varias variantes de formulaciones, y las mallas hexaédricas surgieron como una de las más efectivas computacionalmente. Después de revisar brevemente las razones y ventajas detrás de la formulación de elementos de orden creciente, incluidas las variantes de serendipia y los esquemas de integración reducida asociados, se presenta una comparación sistemática de las formulaciones hexaédricas más comunes. Se utilizó un banco de pruebas numérico para evaluar las tasas de convergencia y las eficiencias computacionales al resolver el problema de valores propios para el análisis dinámico lineal. Los resultados obtenidos confirmaron el rendimiento superior de las formulaciones de elementos de ladrillo de orden superior. En términos de eficiencia computacional, definida como la relación entre la precisión alcanzable y el tiempo de ejecución computacional, las formulaciones cuadráticas o cúbicas mostraron los mejores resultados para las etapas de ensamblaje del modelo de elementos finitos y cálculo de soluciones, respectivamente.
Descripción
El método de elementos finitos (FEM) se utiliza ampliamente en muchas aplicaciones de ingeniería. La popularidad del FEM llevó al desarrollo de varias variantes de formulaciones, y las mallas hexaédricas surgieron como una de las más efectivas computacionalmente. Después de revisar brevemente las razones y ventajas detrás de la formulación de elementos de orden creciente, incluidas las variantes de serendipia y los esquemas de integración reducida asociados, se presenta una comparación sistemática de las formulaciones hexaédricas más comunes. Se utilizó un banco de pruebas numérico para evaluar las tasas de convergencia y las eficiencias computacionales al resolver el problema de valores propios para el análisis dinámico lineal. Los resultados obtenidos confirmaron el rendimiento superior de las formulaciones de elementos de ladrillo de orden superior. En términos de eficiencia computacional, definida como la relación entre la precisión alcanzable y el tiempo de ejecución computacional, las formulaciones cuadráticas o cúbicas mostraron los mejores resultados para las etapas de ensamblaje del modelo de elementos finitos y cálculo de soluciones, respectivamente.