Soporte al Usuario de COSMOS/™ -- Nota Técnica Nº S8
Consideraciones sobre Elementos Shell vs. TETRA
Productos: COSMOS/M, COSMOS/Works y
COSMOS/DesignSTAR
Versión: Todas las Versiones
Categoría: Preprocesado
Ultima revisión: Noviembre-2003
Ciertamente cualquier modelo 3D se puede mallar con elementos sólidos, pero en el caso de láminas de pared fina sería necesario usar alta densidad de malla para obtener buena precisión de resultados, siendo muy aconsejable utilizar elementos SHELL. Por ejemplo, considerar el tubo de la figura:
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Si se desea mallar el tubo con
elementos sólidos, sería necesario especificar un tamaño de elemento muy pequeño (es
decir, mallar con alta densidad de malla) para obtener resultados razonables: al menos
mallar con un par de elementos sólidos a través del espesor en caso de utilizar
tetraedros de bajo orden (4-nodos por elemento), o con un único elemento tetraedro de
alto orden con nodos intermedios (10-nodos por elemento) y un tamaño de elemento no
superior a 3 veces el espesor del tubo para no tener elementos con un elevado ASPECT RATIO. |
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Si se usa un tamaño de elemento igual al espesor de la pared del sólido -en la figura sería el espesor del tubo- significa que habría un sólo elemento a través del espesor (lo que ofrece baja calidad en los resultados de tensiones a lo largo del espesor), y que la malla resultante tendría una gran cantidad de elementos innecesarios. |
Modelo mallado con elementos
sólidos TETRA10
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Se puede reducir el número de
elementos especificando un tamaño del elemento mayor. Todavía tendremos un elemento a
través del espesor, pero la calidad de la malla decrece a medida que el tamaño del
elemento se hace mayor. |
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La relación entre el lado
más corto y más largo de un elemento se llama "Aspect
Ratio", o relación de aspecto. Elementos con una relación de aspecto
de valor 1 (todos los lados tienen igual longitud) dan los resultados más exactos. |
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En COSMOS/M,
todavía se obtienen resultados razonables de desplazamientos con relaciones de hasta 5:1
(ojo!, desplazamientos, no tensiones). Por tanto, es posible establecer un tamaño de
elemento de 5 veces el espesor del sólido cuando el objetivo del cálculo es obtener
desplazamientos, o realizar análisis de frecuencias. |
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Con COSMOS/Works
se pueden resolver muchos modelos de pared fina mallando con elementos sólidos TETRA10.
Esto se debe a lo siguiente:
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Sin embargo el mallado sólido es menos efectivo a medida que el espesor se hace más pequeño porque el número de elementos a generar aumenta rápidamente para obtener unos resultados fiables. El mallado con elementos SHELL es la respuesta en estos casos, al final resulta un modelo de pequeño tamaño con pocos nodos y elementos, y el usuario no tiene ninguna limitación para analizar modelos de pequeño espesor, a la vez que se garantiza una buena precisión de resultados. |
Modelo Mallado con Elementos
SHELL
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La figura anterior muestra el tubo mallado con elementos SHELL, y la tabla siguiente muestra una comparativa entre el tamaño del modelo, tiempo de análisis y resultados de desplazamientos resultante de mallar el tubo con elementos sólidos o shells. La comparativa indica en este caso un coste mucho menor si se utilizan elementos SHELL en vez de sólidos TETRA10: |
| Elementos TETRA10 |
Elementos SHELL |
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| Nº Elementos: | 10.845 | 886 |
| Grados de Libertad: | 64.500 | 2.826 |
| Tiempo de Cálculo: (COSMOS/FFE, Pentium Pro200) |
93 seg. | 8 seg. |
| Máx. Desplazamiento: | 0.029 mm | 0.03 mm |
