Consideraciones sobre el Elemento CROD
en FEMAP & NX NASTRAN
(Febrero, 2011)
Los elementos línea, también llamados elementos 1-D, representan comportamientos de barras y vigas. Entre las aplicaciones típicas tenemos el mallado de estructuras de vigas de acero, rigidizadores, soportes, transiciones de malla.
Los elementos 1-D incluidos en NX Nastran son los siguientes:
 |
CBAR: elemento uniaxial que soporta cargas de tracción, compresión, momentos flectores y torsión. Se usa para mallar estructuras de vigas. |
|
CBEAM: igual que el CBAR, pero además puede tener sección variable y soporta secciones abiertas (efecto "warping"). |
|
CBEND: igual que el CBAR, pero en forma de arco de radio R. |
|
CROD: elemento uniaxial bi-articulado que soporta cargas de tracción, compresión y torsión. Se usa para mallar celosías. |
|
CONROD: es una forma alternativa del elemento CROD. |
|
CTUBE: igual que el CROD pero con la sección transversal de un tubo circular. |
|
CVISC: igual que el elemento CROD, pero con propiedades de amortiguamiento viscoso en vez de rigidez. |
Los elementos barra bi-articulados tipo CROD soportan cargas de tracción, compresión y torsión, pero no soportan momentos flectores. Los elementos viga tipo CBAR y CBEAM incluyen flexión. NX NASTRAN hace una distinción adicional entre vigas "simples" y vigas "complejas".
|
Las vigas "simples" se modelizan con elementos CBAR y requieren que las propiedades de la sección transversal sean constantes a lo largo de la viga. El elemento CBAR también requiere que el centro de esfuerzos cortantes nulos y el eje neutro sean coincidentes, y por tanto no es útil para modelizar vigas no simétricas de sección abierta. |
|
Las vigas "complejas" se modelizan con elementos CBEAM, que tienen todas las prestaciones del elemento CBAR además de una variedad de capacidades adicionales. El elemento CBEAM permite definir secciones variables a lo largo del elemento, no coincidencia del eje neutro y el centro de cortantes nulo y soporta secciones abiertas. |
1.
El Elemento CROD de NX Nastran:
El elemento CROD es un elemento recto prismático cuyas
propiedades son constantes a lo largo del elemento. El elemento CROD tiene dos nodos, uno a cada extremo, y soporta
únicamente fuerza
axial y torsión axial, por tanto tiene dos GDL por nodo. El elemento CROD es lo
mismo que el elemento CONROD, pero sus propiedades se definen por separado
mediante la tarjeta PROD. El uso de este elemento es adecuado cuando
se definen elementos con la misma propiedad.
El elemento CROD es el elemento más simple de todos los que tienen geometría asociada al mismo. Aunque se pueden utilizar elementos CBAR o CBEAM para representar una barra bi-articulada, estos elementos en cambio son mucho más complicados de definir ya que necesitan que se especifique de forma explícita un sistema de coordenadas del elemento. El elemento CROD es ideal cuando se necesita utilizar un elemento que trabaje únicamente a tracción-compresión y torsión.
El eje-X del elemento CROD se define a lo largo de la línea que une el nodo G1 con el nodo G2. El momento torsor "T" se aplica a lo largo del eje-X del elemento, y la fuerza axial "P" es positiva cuando el elemento trabaja a tracción. NX Nastran calcula los siguientes resultados de tensiones en el elemento CROD:
|
Tensión axial. |
|
Tensión de torsión. |
|
Margen de seguridad por tensión axial. |
|
Margen de seguridad por tensión de torsión. |
Definición de las fuerzas internas en elemento
CROD
2.
Formato
CROD:
El formato de la tarjeta CROD de NX Nastran es el siguiente:
Eid |
Nº de identificación único del elemento (Entero>0). |
Pid |
Nº de identificación de la tarjeta PROD con las propiedades del elemento. |
|
G1,G2 |
Nº de identificación de los nodos del elemento (Entero>0; G1 ≠ G2). |
3.
El
Formato PROD:
La tarjeta PROD define las propiedades del elemento CROD, cuyo formato
es el siguiente:
Pid |
Nº de identificación de la propiedad (Entero>0). |
Mid |
Nº de identificación del Material (Entero>0). |
|
A |
Area de la barra |
J |
Constante de Torsión (Real). |
|
C |
Coeficiente para el cálculo de la tensión por torsión |
NSM |
Masa no estructural por unidad de longitud |
El valor "Mid" (campo 3) apunta a una entrada de material del tipo MAT1. La siguiente figura muestra las ecuaciones usadas para calcular la Constante de Torsión "J" (campo 5) para una variedad de secciones transversales:
Definición de la Constante de Torsión
"J" para formas geométricas comunes
El Coeficiente de Torsión "C" (campo 6) se usa por NX Nastran para calcular la tensión por torsión de acuerdo por la siguiente ecuación:
4.
Ejemplo
de Aplicación del elemento CROD en FEMAP & NX Nastran:
El elemento CBAR permite liberar grados de libertad de sus nodos, es
decir, definir una articulación en cualquiera de sus grados de libertad. Por
ejemplo, supongamos que queremos conectar los elementos CBAR1 y CBAR2 mediante
una unión articulada (PIN JOINT) tal como muestra la siguiente figura. Esta
conexión se puede realizar introduciendo el código "456" en el campo PB del
elemento CBAR1 o el código "456" en el campo PA del elemento CBAR2.
Ejemplo de aplicación del elemento CROD
Vamos a utilizar el ejemplo de un puente para ilustrar la aplicación del PIN FLAG. En este caso se desea liberar el grado de libertad de rotación RZ en la cabeza de los pilares en contacto con el tablero horizontal (nodo 7 del elemento 30, y nodo 16 del elemento 40):
Reacciones y Desplazamientos Resultantes
El siguiente listado muestra los esfuerzos internos (fuerzas y momento torsor) que se producen en los elementos 1, 2 y 3 que confluyen en el nodo#4. El nodo#4 no tiene ninguna restricción, por tanto es libre de moverse en cualquier dirección. Los nodos 1, 2 y 3 están empotrados.
F O R C E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT AXIAL
ID. FORCE TORQUE
1 3.726764E+3 0.
2 3.726764E+3 0.
3 -7.453560E+3 0.
|
El elemento CROD no puede transmitir momentos flectores, y por lo tanto la rotación en el extremo del elemento CROD no está acoplada con los grados de libertad de translación. La salida de resultados de tensiones en los elementos CROD muestran valores únicamente de tensiones axiales y de torsión. No hay tensiones de flexión en los elementos CROD. En este caso, las tensiones de torsión son cero ya que no hay cargas de torsión aplicadas en ningún elemento.
S T R E S S E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT ID. AXIAL STRESS AX. M.S. TORS STRESS TOR. M.S.
1 4.658455E+2 -0.4 0. 0.
2 4.658455E+2 -0.4 0. 0.
3 -9.316950E+2 -0.7 0. 0.
|
SÍGUENOS
EN: 
