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Un procedimiento general para formular elementos 3D para aplicaciones de elementos finitos

Autores: Shahriar, Adnan; Majlesi, Arsalan; Montoya, Arturo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un procedimiento general para formular elementos 3D para aplicaciones de elementos finitos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Procedimiento
Elementos
ShapeGen3D
Elemento finito
Formulación
Implementación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un procedimiento general para formular e implementar elementos 3D de orden arbitrario en mallas con múltiples tipos de elementos. Este procedimiento incluye la obtención de funciones de forma y cuadratura de integración y el establecimiento de un enfoque para verificar la compatibilidad del elemento generado con las superficies de los elementos adyacentes. Este procedimiento fue implementado en Matlab, utilizando su caja de herramientas simbólicas y gráficas, y compilado como una interfaz gráfica de usuario llamada ShapeGen3D para proporcionar a los usuarios de elementos finitos una herramienta para adaptar elementos según sus necesidades de análisis. ShapeGen3D también genera archivos con la formulación del elemento necesaria para permitir a los usuarios implementar los elementos generados en otros lenguajes de programación o a través de elementos de usuario en software comercial de elementos finitos. Actualmente, los usuarios de elementos finitos están limitados a emplear la formulación de elementos disponible en la literatura, software comercial o bibliotecas de elementos existentes. Por lo tanto, el procedimiento desarrollado e implementado en ShapeGen3D ofrece a los usuarios de MEF la posibilidad de emplear elementos más allá de los disponibles fácilmente. El procedimiento fue probado generando la formulación para un elemento de ladrillo, un elemento de transición de ladrillo y elementos hexaédricos y tetraédricos de orden superior que pueden ser utilizados en un análisis de elementos finitos espectrales. La formulación obtenida para el elemento de 20 nodos estaba en perfecto acuerdo con la formulación disponible en la literatura. Además, los resultados mostraron que la condición de interpolación se cumplía para todos los elementos generados, lo que brinda confianza en la implementación del proceso. Los investigadores y educadores pueden utilizar este procedimiento para desarrollar e ilustrar eficientemente elementos tridimensionales.

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