El "Aspect Ratio" en el Método de los Elementos Finitos


El "Aspect Ratio" en elementos finitos es la relación entre el lado más largo y el más pequeño del elemento. El rango de valores aceptables depende del problema y del tipo de elemento, pero habitualmente se utilizan límites de 3:1 para tensiones y 10:1 para desplazamientos. No existe una regla fija a seguir, el valor límite del "Aspect Ratio" puede depender del orden del elemento, de la función de desplazamiento, del tipo de integración numérica utilizada e incluso del comportamiento del material.

Controles de Calidad del Mallado en COSMOS/M 2.5

 

Los elementos con funciones de desplazamiento de alto orden e integración numérica elevada son menos sensibles a relaciones de aspecto altos. Los elementos no lineales son mucho más sensibles a cambios en relaciones de aspecto que los elementos lineales. Elementos con altas relaciones de aspecto deben utilizarse únicamente en áreas donde el gradiente de deformación unitaria sea casi cero.

 

¿Cómo Afecta a los Resultados del Análisis?:

Elementos de mala calidad (con elevado "Aspect Ratio") y mal conectados entre sí (mallas no coincidentes) pueden producir sólo localmente resultados de mala calidad. Habitualmente si la malla que le rodea es adecuada, los falsos gradientes causados por la mala malla local se extinguen en vez de propagarse.

En elementos con alto "Aspect Ratio" los valores de tensiones son menos exactos que los desplazamientos. Un análisis de tensiones requiere una malla mucho más fina que un análisis de desplazamientos.

Los programas de Elementos Finitos permiten visualizar resultados de tensiones en nodos o en el centro del elemento. Los contornos de tensiones nodales son más suaves debido al promediado de valores en los nodos. Por esta razón es aconsejable mirar las tensiones "en elementos" para juzgar la precisión de los resultados. Típicamente, en una malla refinada adecuadamente los contornos de tensiones en elementos son ligeramente discontinuos a través de fronteras interelementales, pero es evidente la existencia del patrón de tensiones del conjunto. Si este patrón no es evidente, entonces la malla es demasiado basta y necesita refinarse.

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