DISEO ASISTIDO POR COMPUTADORA

92ESPECIALIDAD:ELECTROMECNICAMATERIA:DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORATRABAJO:SEGUNDA UNIDADALUMNO:VEGA BENITEZ RICARDOSEMESTRE:1GRUPOj

H. Ciudad de Juchitn de Zaragoza, Oaxaca: 21 de septiembre del 2011

INSTITUTO TECNOLGICO del IstmoS.E.P. S.N.E.S.T. D.G.E.S.T.

CONCEPTOS BSICOS DE MODELADOConceptos bsicos del modelo orientado a objetos.Modelo orientado a objetos.El modelo orientado a objetos sirve para desarrollar sistemas de software con un alto grado de complejidad. Este modelo es tan importante que se cre el OMG (Object Management Group, Grupo de Administracin de Objetos, una agrupacin no lucrativa) para establecer las normas que rigen el desarrollo de software orientado a objetos.

Objetos.Los objetos, concretos y abstractos, estn a nuestro alrededor, forman nuestro entorno. Podemos distinguir cada objeto en base a sus caractersticas y comportamientos. Por ejemplo, en el aula observamos los objetos: alumno profesor mesa silla mesa banco pizarrn Abstraccin.La abstraccin es una de las principales herramientas con que combatimos la complejidad.Una abstraccin denota las caractersticas esenciales de un objeto y proporciona lmites conceptuales definidos respecto a la perspectiva del observador.En el modelo de objetos se persigue construir abstracciones que imiten directamente el vocabulario de un determinado dominio de problema, por lo que el problema central del diseo orientado a objetos es tomar la decisin acerca del conjunto adecuado de abstracciones para ese dominio.Comportamiento.Los objetos no solamente poseen atributos, sino que tambin exhiben comportamientos que manifiestan al interactuar con otros objetos en un esquema cliente/servidor, donde un cliente es cualquier objeto que utiliza los recursos de otro objeto denominado servidor.Encapsulamiento.El encapsulamiento es el proceso de almacenar en un mismo compartimento los elementos de una abstraccin que constituyen su estructura y su comportamiento; sirve para separar la interfaz contractual de una abstraccin y su implementacin.

CONCEPTOS BSICOS DE ELEMENTO FINITO

ELEMENTOS FINITOS

Visualizacin de como un vehculo se deforma en un impacto asimtrico, obtenido usando elementos finitos.El anlisis por elementos finitos (FEA por sus siglas en ingls para: Finite Element Anlisis) es una tcnica de simulacin por computador usada en ingeniera. Usa una tcnica numrica llamada Mtodo de los elementos finitos (FEM).Existen muchos Paquetes de software, tanto libres como no libres. El desarrollo de elementos finitos en estructuras, usualmente, se basa en anlisis energticos como el principio de los trabajos virtualesAplicacionesEn estas aplicaciones, el objeto o sistema se representa por un modelo geomtricamente similar que consta de mltiples regiones discretas simplificadas y conectadas vase: Mtodo de los elementos finitos. Ecuaciones de equilibro, junto con consideraciones fsicas aplicables as como relaciones constitutivas, se aplican a cada elemento, y se construye un sistema de varias ecuaciones. El sistema de ecuaciones se resuelve para los valores desconocidos usando tcnicas de lgebra lineal o esquemas no lineales, dependiendo del problema. Siendo un mtodo aproximado, la precisin de los mtodos FEA puede ser mejorada refinando la discretizacin en el modelo, usando ms elementos y nodos.Comnmente se usa FEA en determinar los esfuerzos y desplazamientos en sistemas mecnicos. Es adems usado de manera rutinaria en el anlisis de muchos otros tipos de problemas, entre ellos Transferencia de calor, dinmica de fluidos, y electromagnetismo. Con FEA se pueden manejar sistemas complejos cuyas soluciones analticas son difcilmente encontradas.

Revisin de la literatura del anlisis por elementos finitos

Anlisis estadstico no lineal de una estructura 3D sujeta a deformaciones plsticas, realizado en Code-Aster en CAELinuxLa Ingeniera asistida por computadora (CAE, del ingls: Computer Aid Engineering) es la aplicacin de programas computacionales de ingeniera para evaluar componentes o ensambles. Contiene simulacin, validacin y optimizacin de productos y herramientas de manufactura. La aplicacin principal de CAE, usada en ingeniera civil, mecnica, aeroespacial, y electrnica, se trata de FEA al lado del Diseo Asistido por Computador (CAD).APLICACIN DE FEA A LA INDUSTRIA DE LA INGENIERA MECNICAUna variedad de especializaciones bajo el mbito de la ingeniera mecnica tal como lo es la aeronutica, biomecnica, y las industrias automotrices, todas comnmente usan el anlisis de elementos finitos integrado en el diseo y desarrollo de sus productos. Varios paquetes modernos de FEA incluyen componentes especficos como el trmico (termal), electromagntico, fluido y ambientes de trabajo estructural. En una simulacin estructural el anlisis de elementos finitos ayuda a producir visualizaciones de rigidez y fuerza y adems ayuda a minimizar peso, materiales y costos. El anlisis de elementos finitos permite una detallada visualizacin de en donde las estructuras se doblan o tuercen, e indica la distribucin del esfuerzo y los desplazamientos. Los programas computacionales de anlisis de elementos finitos proveen un amplio rango de opciones de simulacin para controlar la complejidad de ambos, el modelado y el anlisis de un sistema. De forma similar, el nivel deseado de precisin y los requerimientos de tiempo computacional asociados pueden ser manejados simultneamente para atender a la mayora de las aplicaciones de ingeniera.El anlisis de elementos finitos, permite la construccin de diseos enteros, su refinacin y la optimizacin de stos antes de que el diseo sea manufacturado. Esta poderosa herramienta de diseo ha mejorado en gran forma, ambos, el estndar de diseos en ingeniera y la metrologa del proceso del diseo en muchas aplicaciones industriales.[4] La introduccin del anlisis de elementos finitos ha reducido el tiempo que se toma para llevar productos desde el concepto hasta la lnea de produccin.[4] A travs de la mejora de diseos de prototipos iniciales usando el anlisis de elementos finitos se han acelerado, principalmente, las pruebas y el desarrollo. [5] En resumen, los beneficios del anlisis de elementos finitos son: una alta precisin, diseo mejorado, y una mejor percepcin de los parmetros crticos de diseo, prototipos virtuales, menos prototipos de hardware, y ciclo de diseo ms rpido y econmico, alza en la productividad y en las ganancias.[4]Ingeniera asistida por computadora (CAE) y el FEA en la industriaLa habilidad de modelar un sistema estructural en 3D puede proveer un poderoso y preciso anlisis de casi cualquier estructura. Los modelos tridimensionales, en general, pueden ser producidos usando un rango de paquetes comunes de diseo asistido por computadora. Los modelos tienden a entrar en un rango amplio variando en complejidad y en formato de archivo, dependiendo del programa computacional (software) de creacin del modelo en 3D y en la complejidad de la geometra del modelo. El anlisis de elementos finitos es una industria creciente en el anlisis de diseo de productos y desarrollos en ingeniera. El uso de FEA como una herramienta de ingeniera de manera habitual est creciendo rpidamente. Los avances en el poder de procesamiento de las computadoras, del FEA y del software de modelado ha permitido la continua integracin de FEA en los campos de ingeniera en diseo de productos y desarrollo.Han habido muchas cosas que han restringido el desempeo y finalmente la aceptacin y utilizacin de FEA en conjuncin con el CAD en las etapas de diseo del producto y su desarrollo. Las separaciones en compatibilidad entre los formatos de archivos de programas de CAD y FEA limitaban el grado en que las compaas podan disear fcilmente y probar sus productos usando la combinacin de CAD y FEA respectivamente. Tpicamente, los ingenieros usan software CAD especializado en el modelado en el diseo del producto, y despus se exporta ese diseo a un paquete de FEA para ser el anlisis.Pero, esos ingenieros que dependen del intercambio de informacin a travs de traductores o estndares de intercambio tales como IGES o STEP citan problemas ocasionales en la fiabilidad los cuales causan intercambios poco existosos de geometra.[6] As es que la creacin de muchos modelos externos al ambiente de FEA se consideran como problemticos en el xito de anlisis de elementos finitos. La tendencia actual en el software de FEA y la industria en ingeniera ha sido la creciente demanda por la integracin entre el modelado slido y el anlisis de elementos finitos.Durante el diseo y desarrollo de productos, los ingenieros requieren actualizaciones automticas entre sus ltimos modelos en los ambientes de CAD y FEA. Todava hay una necesidad de mejorar la relacin entre CAD y FEA, hacindolo tcnicamente ms cercanos y unidos. Aunque la demanda de una integracin CAD-FEA unida con las mejoras en los desarrollos de ordenadores y software ha introducido una tendencia ms colaborativa y robusta donde los problemas de compatibilidad empiezan a ser eliminados. Los diseadores estn ahora introduciendo simulaciones en computadora capaces de usar archivos pre existente de CAD sin la necesidad de modificar y recrear los modelos para acoplarse a los ambientes de FEA[]Uno de estos programas con anlisis de elementos finitos integrado es SolidWorks de la compaa SolidWorks Corporation, que es una herramienta de diseo de medio rango que ofrece un nivel introductorio al programa de FEA llamado CosmoExpress. Entre los mdulos ms avanzados para SolidWorks est COSMOSMotion que simula las colisiones cinemticas de diversos cuerpos y maneja mas avanzadas simulaciones lineales estticas. Vase tambin: Pro/Engineer (ProE).FEA EN LA INDUSTRIA DE CAMIONESLa industria de camiones se ha hecho mas como las otras industrias tales como la industria automotriz con respecto a la participacin del anlisis de elementos finitos en el proceso de diseo.[8] Pero, por la necesidad de los manufacturados de camiones de proveer una variedad de configuraciones de cuerpos de camin, es poco factible que los camiones se inclinen hacia un proceso de FEA unificado y estilizado, como el que se presencia en la industria automotriz.[8] El proceso de diseo no ha alcanzado el nivel requerido de maduracin para que sea dirigido por la simulacin. Ms an, la tradicional filosofa de diseo de intento y prueba en las tcnicas de diseo de camiones tomando precedencia todava estn muy arraigadas en la industria de camiones.[8] Aunque la industria se mantiene lejos de adoptar un proceso de diseo integrado de principio a fin, el anlisis de elementos finitos est creciendo rpidamente en los papeles de diseo y desarrollo del producto en la industria camionera. Otro aspecto que se ha hecho importante en la industria es el del rea de actualizacin del modelo de elementos finitos que es un proceso que hace reflejar al elemento finito en una mejor forma la informacin medida.

MTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

Solucin de MEF en 2D para una configuracin de un magnetostato, (las lneas muestran la direccin de la densidad de flujo calculada, y el color, su magnitud).

La malla 2D para la imagen superior (la malla es ms densa alrededor de nuestro objetivo, aquellas zonas de mayor inters, o de mayor complejidad en el clculo).

Triangulacin.

El MTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS(MEF en castellano o FEM en ingls) es un mtodo numrico general para la aproximacin de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniera y fsica.El MEF est pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema fsico sobre geometras complicadas. El MEF se usa en el diseo y mejora de productos y aplicaciones industriales, as como en la simulacin de sistemas fsicos y biolgicos complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito bsico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolucin temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano.IntroduccinEl MEF permite obtener una solucin numrica aproximada sobre un cuerpo, estructura o dominio (medio continuo) sobre el que estn definidas ciertas ecuaciones diferenciales en forma dbil o integral que caracterizan el comportamiento fsico del problema dividindolo en un nmero elevado de subdominios no-intersectantes entre s denominados elementos finitos. El conjunto de elementos finitos forma una particin del dominio tambin denominada discretizacin. Dentro de cada elemento se distinguen una serie de puntos representativos llamados nodos. Dos nodos son adyacentes si pertenecen al mismo elemento finito; adems, un nodo sobre la frontera de un elemento finito puede pertenecer a varios elementos. El conjunto de nodos considerando sus relaciones de adyacencia se llama malla.Los clculos se realizan sobre una malla de puntos (llamados nodos), que sirven a su vez de base para discretizacin del dominio en elementos finitos. La generacin de la malla se realiza usualmente con programas especiales llamados generadores de mallas, en una etapa previa a los clculos que se denomina pre-proceso. De acuerdo con estas relaciones de adyacencia o conectividad se relaciona el valor de un conjunto de variables incgnitas definidas en cada nodo y denominadas grados de libertad. El conjunto de relaciones entre el valor de una determinada variable entre los nodos se puede escribir en forma de sistema de ecuaciones lineales (o linealizadas). La matriz de dicho sistema de ecuaciones se llama matriz de rigidez del sistema. El nmero de ecuaciones de dicho sistema es proporcional al nmero de nodos.Tpicamente el mtodo de los elementos finitos se programa computacionalmente para calcular el campo de desplazamientos y, posteriormente, a travs de relaciones cinemticas y constitutivas las deformaciones y tensiones respectivamente, cuando se trata de un problema de mecnica de slidos deformables o ms generalmente un problema de mecnica de medios continuos. El mtodo de los elementos finitos es muy usado debido a su generalidad y a la facilidad de introducir dominios de clculo complejos (en dos o tres dimensiones). Adems el mtodo es fcilmente adaptable a problemas de transmisin de calor, de mecnica de fluidos para calcular campos de velocidades y presiones (mecnica de fluidos computacional, CFD) o de campo electromagntico. Dada la imposibilidad prctica de encontrar la solucin analtica de estos problemas, con frecuencia en la prctica ingenieril los mtodos numricos y, en particular, los elementos finitos, se convierten en la nica alternativa prctica de clculo.Una importante propiedad del mtodo es la convergencia; si se consideran particiones de elementos finitos sucesivamente ms finas, la solucin numrica calculada converge rpidamente hacia la solucin exacta del sistema de ecuaciones.Cmo trabaja el MEF en la prctica?El MEF es un mtodo numrico de resolucin de ecuaciones diferenciales. La solucin obtenida por MEF es slo aproximada, coincidiendo con la solucin exacta slo en un nmero finito de puntos llamados nodos. En el resto de puntos que no son nodos, la solucin aproximada se obtiene interpolando a partir de los resultados obtenidos para los nodos, lo cual hace que la solucin sea slo aproximada debido a ese ltimo paso.El MEF convierte un problema definido en trminos de ecuaciones diferenciales en un problema en forma matricial que proporciona el resultado correcto para un nmero de finito de puntos e interpola posteriormente la solucin al resto del dominio, resultando finalmente slo una solucin aproximada. El conjunto de puntos donde la solucin es exacta se denomina conjunto nodos. Dicho conjunto de nodos forma una red, denominada malla formada por retculos. Cada uno de los retculos contenidos en dicha malla es un "elemento finito". El conjunto de nodos se obtiene dividiendo o discretizando la estructura en elementos de forma variada (pueden ser superficies, volmenes y barras).Pre proceso y generacin de la mallaLa malla se genera y sta en general consta de miles (e incluso centenares de miles) de puntos. La informacin sobre las propiedades del material y otras caractersticas del problema se almacena junto con la informacin que describe la malla. Por otro lado las fuerzas, los flujos trmicos o las temperaturas se reasignan a los puntos de la malla. A los nodos de la malla se les asigna una densidad por todo el material dependiendo del nivel de la tensin mecnica u otra propiedad. Las regiones que recibirn gran cantidad de tensin tienen normalmente una mayor densidad de nodos (densidad de malla) que aquellos que experimentan poco o ninguno. Puntos de inters consisten en: puntos de fractura previamente probados del material, entrantes, esquinas, detalles complejos, y reas de elevada tensin. La malla acta como la red de una araa en la que desde cada nodo se extiende un elemento de malla a cada nodo adyacente. Este tipo de red vectorial es la que lleva las propiedades del material al objeto, creando varios elementos.LimitacionesEn general el MEF tal como se usa actualmente tiene algunas limitaciones: El MEF calcula soluciones numricas concretas y adaptadas a unos datos particulares de entrada, no puede hacerse un anlisis de sensibilidad sencillo que permita conocer como variar la solucin si alguno de los parmetros se altera ligeramente. Es decir, proporciona slo respuestas numricas cuantitativas concretas no relaciones cualitativas generales. El MEF proporciona una solucin aproximada cuyo margen de error en general es desconocido. Si bien algunos tipos de problemas permiten acotar el error de la solucin, debido a los diversos tipos de aproximaciones que usa el mtodo, los problemas no-lineales o dependientes del tiempo en general no permiten conocer el error. En el MEF la mayora de aplicaciones prcticas requiere mucho tiempo para ajustar detalles de la geometra, existiendo frecuentemente problemas de mal condicionamiento de las mallas, desigual grado de convergencia de la solucin aproximada hacia la solucin exacta en diferentes puntos, etc. En general una simulacin requiere el uso de numerosas pruebas y ensayos con geometras simplificadas o casos menos generales que el que finalmente pretende simularse, antes de empezar a lograr resultados satisfactorios.

Proceso de Anlisis por Elementos FinitosEl proceso de anlisis por elementos finitos se puede describir como: ModeladoGeomtrico

Definicin delAmbiente

Anlisis

Corroboracin de Resultados

ELEMENTO BARRA

http://www.youtube.com/watch?v=TmUzltHgR_U

ELEMENTO VIGAExisten dos razones fundamentales por las cuales, en una viga sometida a flexin se puede requerir un diseo que, a ms de la armadura de traccin tradicional, se utilice armadura sometida a compresin: Porque existe un limitante mximo de tipo arquitectnico, constructivo o funcional que impide que la viga aumente sus dimensiones. Porque, por aspectos constructivos o de diseo, ya existe armadura de compresin y se desea aprovechar su existencia obligatoria para disminuir el armado de traccin.Las especificaciones de los cdigos imponen criterios de diseo que permiten que, a pesar de incrementar el armado de las vigas, se mantengan los niveles de ductilidad que son exigidos para las vigas que solamente requieren armadura de traccin.http://www.youtube.com/watch?v=d0Pu6bSMlP0&feature=related

SOFTWARE PARA FEA (ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS)

Solid Works Simulation le permite hacer test sobre los productos antes de fabricarlos para detectar defectos, con lo que contribuye a prevenir errores en las primeras fases del proceso de diseo. Es lo bastante eficaz para los analistas de FEA y, a la vez, lo bastante fcil para los diseadores de productos. Solid Works Simulation puede ayudarle incluso a optimizar sus diseos para obtener un rendimiento y un ahorro mximos.

Solid Works Simulation se abre a partir de la interfaz de usuario de Solid Works, por lo que no es necesario iniciar varias aplicaciones. Permite someter sus diseos a las mismas condiciones a las que se enfrentarn en la vida real, incluidos la tensin, el impacto, el calor, el flujo de aire y mucho ms. No es necesario esperar a fabricar un producto para empezar a probarlo, ni pasar por varios prototipos fsicos. Puede usar SolidWorks Simulation para responder a preguntas como las siguientes: Habr conflictos o interferencias entre las piezas mviles? Cunto peso puede soportar un producto determinado? Cunto se deformar una pieza determinada bajo tensiones especficas? Circularn correctamente el calor y el aire a travs del diseo? Soportar una cada?Si no utiliza herramientas de simulacin porque cree que para ello hace falta tener un doctorado en Fsica, es hora de cambiar de opinin. SolidWorks Simulation es lo bastante sencillo para que lo utilice cualquier diseador, y lo bastante eficaz para obtener resultados fidedignos y valiosos. Las principales funciones de simulacin se incluyen en todas las licencias de SolidWorks Premium, y se pueden aadir funciones adicionales en funcin de sus necesidades. Hay tres actualizaciones disponibles: Simulation Professional, Simulation Premium y Flow Simulation.AutoFEM anlisis es el software de anlisis de elementos finitospara la ingeniera estructural y mecnicaAutoFEM anlisis se orienta a una amplia comunidad de ingenieros, que, a pesar de no ser expertos en el anlisis de elementos finitos (FEA), desea utilizar este mtodo. AutoFEM anlisis le permite resolver los diversos problemas de anlisis mecnico y estructural:Anlisis de tensin esttica (anlisis de estrs y la tensin estructural) - Anlisis estructural esttico;Anlisis de las estructuras bajo la accin de cargas cclicas - Anlisis de fatiga;Clculo de las frecuencias naturales (resonancias) de las estructuras - Anlisis de Frecuencia;Clculo de la carga crtica (la estabilidad del sistema) - Anlisis de pandeo;Clculo de la temperatura (o la distribucin de los dominios de la temperatura) - Anlisis Trmico.

La caracterstica importante del sistema es su estrecha relacin con el sistema conocido de diseo, es decir, - AutoCAD (Autodesk, Inc., EE.UU.). El sistema grfico ms populares de AutoCAD 2007-2011 se utiliza como un ncleo de modelado geomtrico para la preparacin del modelo de elementos finitos en AutoFEM Anlisis. Esto significa que todos los usuarios de AutoCAD puede realizar el anlisis de elementos finitos sin dejar de AutoCAD, utilizando una interfaz familiar y conveniente. Todo el proceso de modelado y procesamiento de los resultados de FEA va en el entorno 3D de AutoCAD. Todos los resultados de FEA se almacenan en archivos. DWG y que puedan ser enviados a un cliente o socio para su examen.Tambin hay AutoFEM Anlisis Lite, que es una versin libre de AutoFEM Anlisis. La versin Lite es compatible con todos los AutoFEM los mismos problemas de anlisis de elementos finitos como la versin comercial. Aunque AutoFEM Anlisis Lite tiene algunas limitaciones tcnicas, no estn relacionados con el nmero de grados de libertad de un problema de elementos finitos. Esta circunstancia permite utilizar AutoFEM Anlisis Lite para clculos prcticos. AutoFEM Anlisis Lite es gratuito para uso comercial y educativo, de acuerdo con la licencia.Adems, la estrecha integracin con AutoCAD le permite recibir los siguientes beneficios adicionales.Anlisis AutoFEM ofrece una amplia gama de herramientas de anlisis especializados para ayudar a los ingenieros probar y analizar virtualmente piezas complicadas y asambleas. Se emplea el mtodo de elementos finitos para la realizacin de frecuencia esttica,, pandeo, anlisis trmico. AutoFEM El anlisis muestra cmo un modelo llevar a cabo bajo condiciones del mundo real antes de ser construido.Modelo Asociativo El modelo CAE es completamente asociativo con el modelo CAD, ya que utiliza la geometra nativa de AutoCAD. AutoFEM Anlisis garantiza que la informacin ms reciente diseo est disponible para la simulacin sin la necesidad de la geometra o la creacin de importacin de datos de nuevo. Creacin de mallas de elementos finitos es automtico y adaptable a la geometra del modelo.Interfaz de usuario La completa integracin con AutoCAD significa que AutoFEM usuarios pueden realizar anlisis de simulacin directamente desde su interfaz de usuario de AutoCAD. AutoFEM anlisis utiliza los dilogos de AutoCAD, mando y estructura del men, as que cualquier persona que pueda disear una construccin mecnica en AutoCAD puede analizar sin tener que aprender una nueva interfaz.Campo de aplicacin Rpida y el anlisis econmico revela que no soluciones intuitivas e ingenieros beneficios, proporcionndoles una mejor comprensin de las caractersticas del producto. Tanto si se utiliza en la mecnica, electromecnica, aeronutica, las industrias de transporte, energa, medicina o la construccin, AutoFEM anlisis puede ayudar a acortar el tiempo de desarrollo, reducir los costes de los anlisis, mejorar la calidad de los productos, aumentar la rentabilidad, y reducir el tiempo de comercializacin.Anlisis estructural esttico capacidades de anlisis esttico permiten a los ingenieros para realizar anlisis estticos estrs de piezas y ensamblajes en distintos estados de carga. Estudio esttico calcular los desplazamientos, las fuerzas de reaccin, las cepas, subraya, y el factor de distribucin de seguridad. El anlisis esttico puede ayudarle a evitar el fracaso debido a las altas tensiones. Varias cargas estructurales y las restricciones se pueden especificar como fuerza, presin, gravedad, la carga de rotacin, la fuerza de rodamiento, el torque, el desplazamiento previsto, temperatura, etc

Anlisis de FrecuenciaAnlisis de Frecuencia determina algunas frecuencias naturales y las formas de modo asociado. Este tipo de modelos para predecir la presencia de resonancias de las vibraciones mecnicas y eliminarlos en el proceso de desarrollo de diseo de producto.

Anlisis de pandeo Anlisis crtico de pandeo de carga examina la estabilidad de los modelos geomtricos en primer lugar la carga axial. Ayuda a evitar el fracaso por pandeo que se refiere a grandes desplazamientos repentinos y pueden ser catastrficas si se produce durante el uso normal de la mayora de los productos. anlisis de pandeo proporciona la menor carga de pandeo que es de inters y se utiliza generalmente en aplicaciones tales como el diseo del marco de automocin, diseo de la columna, diseo de la infraestructura, la determinacin de factor de seguridad, diseo de torre de transmisin, el diseo de la piel y otros vehculos.

Anlisis de oscilaciones armnicas forzadasEl anlisis de oscilaciones forzadas se realiza para predecir el comportamiento de una estructura bajo la accin exterior que cambian de acuerdo con la ley armnica. Estas acciones incluyen la fuerza y / o excitacin cinemtica. Adems de ello, el impacto del sistema de amortiguacin se puede tomar en cuenta.

Anlisis Trmico Este tipo de anlisis calcula los efectos trmicos incluidos en estado estacionario y transitorio anlisis de transferencia de calor. estudio calcula la temperatura trmica, gradientes de temperatura y flujo de calor a partir de la generacin de calor, conduccin, conveccin y de radiacin. Anlisis trmico puede ayudarle a evitar indeseables condiciones trmicas, como el sobrecalentamiento y de fusin.

MODELADO DE SUPERFICIES 3D EN TIEMPO REALActualmente la modelizacin virtual est en auge y cada vez es ms frecuente el uso de herramientas de representacin 3D en diversos sectores. Algunas de las aplicaciones que ms han avanzado en esta direccin son, por ejemplo, la visualizacin cientfica y la simulacin de entornos en tiempo real. En nuestro caso, trataremos el modelado de superficies terrestres en tiempo real. Cuando realizamos una aplicacin de este tipo, lo primero que tenemos que tener en cuenta es cmo vamos a obtener los datos de nuestra superficie. Para ello, generalmente, se suele utilizar algn tipo de Sistema de Informacin Geogrfica (SIG) ya que, adems de facilitar la obtencin, gestin y representacin de datos espaciales, incorpora herramientas para la generacin de Modelos Digitales Terrestres (MDT). Los MDT son modelos que representan atributos de una superficie como pueden ser la altitud, densidad de superficies, relieve del terreno, etc.De todos los MDT posibles, el que nos interesa en este caso es el Modelo Digital de Elevacin (MDE). Un MDE es una estructura numrica de datos que representa la distribucin espacial de la altitud de una superficie terrestre. En ella, cada punto viene definido por unas coordenadas geogrficas X e Y, y por un valor de elevacin Z.Existen, principalmente, 2 formas bsicas de representar estos modelos de elevacin: Formato vectorial: se basa en la definicin de entidades y objetos geomtricos mediante las coordenadas de sus nodos y vrtices. Formato Raster: se basa en las localizaciones espaciales sobre una malla regular de puntos a los cuales se le asigna el valor de elevacin.A partir de estos formatos han surgido nuevas estructuras de organizacin de datos que, por lo general, combinan caractersticas de ambos y presentan mejores prestaciones. Algunas de las ms utilizadas son: la red irregular de tringulos (TIN), las mallas regulares y las matrices jerrquicas (bintrees, quadtrees...).

Malla RegularTIN

Una vez que ya tengamos claro cmo obtendremos toda la informacin necesaria, pasaremos a su representacin e implementacin 3D mediante un motor grfico. La eleccin de dicho motor depender, en cada caso, de la portabilidad del mismo, del objetivo de nuestra aplicacin y del usuario final al que va dirigido.Adems de todo esto, deberemos tener en cuenta que para dar ms realismo a nuestra aplicacin, ser necesario incorporar los accidentes orogrficos, construcciones, iluminacin y condiciones climatolgicas del entorno.

La mayora de los programas de ingeniera civil slo contemplan los proyectos de obra lineal, sin embargo ISPOL ofrece un mdulo con el que es posible disear, medir y construir cualquier tipo de superficie 3D. Contempla el diseo interactivo de balsas, canteras, vertederos y minera a cielo abierto, midiendo correctamente cada una de las capas de mineral y estril. Las funciones generales se complementan con pequeas utilidades que permiten construir o generar superficies de revolucin o deslizamiento, paralelas 3D con rumbo y pendiente, etc.Todos los posibles diseos son concebidos desde la filosofa de la automatizacin, permitiendo procesos globales. Un ejemplo pueden ser plataformas para montaje de aerogeneradores o parcelas de una urbanizacin, una vez definidas las superficies de contorno, a ISPOL le importa poco si son 1 o 1000, todas son calculadas y medidas en un tiempo excepcionalmente corto.Los grandes proyectos de explanacin como es el caso de campos de golf, grandes superficies comerciales o urbanizaciones se benefician de los resultados de anlisis 3D ofrecidos por ISPOL. Los grficos e informes generados le ofrecen la informacin necesaria para poder planificar el movimiento de tierras.Otras funcionalidades permiten realizar anlisis espaciales de diferente tipo y significado, cuencas visuales, identificacin de zonas de desmonte y terrapln, interseccin de superficies, llanuras de inundacin, etc. Tambin permite generar mapas de cuencas hidrogrficas, que son necesarias para los estudios de drenaje de todo proyecto.

CARACTERSTICAS Y ESPECIFICACIONES

HERRAMIENTAS DE MODELADO 3D / CONSTRUCCIN DE SUPERFICIES Y ENTIDADES 3D SENCILLASEstas utilidades permiten generar de una manera rpida y sencilla entidades 3D que son necesarias cuando se construyen obras superficiales.Las herramientas ofrecidas permiten generar superficies de revolucin o de deslizamiento, rampas y caminos. Paralelas 3D o adaptar una superficie a otra Construccin de entidades 3D Cursor con snap 3D sobre superficies Clculo de interseccin 3D exacta Superficies de revolucin o deslizamiento Visualizacin 3D dinmica de resultados Archivo de vectores y datos, reutilizacin

MODELOS 3D DE PROYECTOS DE OBRA LINEAL / ANLISIS ESPACIAL Y EVALUACIN DE ALTERNATIVASPuede utilizar las herramientas ofrecidas para analizar proyectos de obra lineal desde la perspectiva de usarlos como modelos digitales triangulados.ISPOL ofrece la ventaja de poder evaluar los volmenes de su obra, localizar por color los mayores tamaos o generar mapas temticos de diversa ndole. Anlisis 3D para infraestructuras civiles Estudios de impacto ambiental y paisajstico Modelizacin de cuencas de drenaje Generacin de mapas temticos Integracin con terreno natural Intersecciones con otros elementos

FUNCIONES DE MEDICIN / CLCULO EXACTO DE LA RELACIONES SUPERFICIAL Y VOLUMTRICA.Puede obtener inmediatamente la medicin de los volmenes de desmonte y terrapln existentes entre dos superficies, bien usando perfiles trasversales o segn prismas.Las mediciones obtenidas permiten evaluar, valorar y facturar correctamente un vertedero o la explanacin a efectuar en una urbanizacin. Medicin por perfiles o por prismas triangulares Definicin de superficies con entidades 3D Medicin de reas 3D exactas Identificacin visual desmonte / terrapln Listados de reas y volmenes Localizacin de datos en la cartografa

ANLISIS ESPACIAL / OBTENCIN DE RESULTADOS 3D ESPECFICOSISPOL est dotado de herramientas que permiten realizar anlisis espacial 3D, como es el caso de las cuencas visuales, muy tiles en estudios de impacto ambiental.Otras funciones permiten generar mapas de relieve, de sombreado por orientacin y pendiente, que combinados con imgenes ofrecen datos tiles para fines constructivos. Generacin de cuencas visuales Mapas y cartografa 3D temtica Sombreado por pendiente y orientacin Soluciones vectoriales 3D y raster Integrado con modelo y entorno grfico. Salidas en formatos vectoriales y raster

ESTUDIOS HIDROGRFICOS E HIDRULICOS / COMUNICACIN CON HEC-RASISPOL puede comunicarse con la aplicacin HEC-RAS en operaciones de exportacin de datos de diseo e importacin de resultados.As, puede visualizar correctamente los estudios de llanuras de inundacin, o mecanizar rpidamente el diseo de un canal para exportarlo a la famosa aplicacin. Importacin -Exportacin ISPOL / HEC-RAS Datos de diseo de seccin ISPOL > HEC-RAS Estudios de llanuras de inundacin Resultados de estudios HEC-RAS > ISPOL Integracin de cartografa hidrolgica

EXPLOTACIN DE MODELOS DIGITALES DEL TERRENO / ANLISIS Y COMPARACIN DE SUPERFICIESNuestra aplicacin permite explotar modelos de terreno con varios objetivos, uno de los cuales es poder analizar la relacin entre dos superficiesLos resultados generados pueden representar diferencias de cota, que pueden ser utilizadas para generar un mapa deisopacas, muy til para detectar volmenes

Comparacin entre dos superficies Anlisis de cotas punto / superficie Mapas de diferencia de cotas o isopacas Cubicacin exacta de explanaciones Localizacin de zonas de desmonte-terrapln

CLASIFICACIN ESPACIAL DE DESMONTES Y TERRAPLENES / ESTUDIOS ANALTICOS DE GRANDES MOVIMIENTOS DE TIERRALos algoritmos de ISPOL procesan los modelos digitales de dos superficies, la actual y la definitiva, clasificando segn recintos definidos por el usuario.La informacin grfica y alfanumrica generada permite planificar correctamente el proceso constructivo de grandes obras de explanacin. Clasificacin de volmenes por recinto Localizacin de zonas desmonte - terrapln Muy til para campos de golf, grandes superficies comerciales, urbanizaciones.... Listados y grficos listos para generar planos Informacin idnea para plan de obra

PLANIFICACIN HDRICA / ESTUDIOS ESPECFICOS PARA EMBALSESAlgunos funciones son de especial utilidad para la planificacin hidrulica en ros y embalses, permitiendo evaluar los recursos hdricos.Puede generar los volmenes de llenado por niveles altimtricos o evaluar el dragado del fondo de un embalse, generando los listados correspondientes.

Clculo de volmenes segn niveles Evaluacin de los recursos hdricos Gran velocidad de proceso Salida de datos en formato tabulado Presentacin de listados e informes

DISEO DE EXPLANACIONES / BALSAS, PLATAFORMAS PARA AEROGENERADORES, CANTERAS Y VERTEDEROSEsta potente funcionalidad permite definir vectores y aplicarlos automticamente a una polilnea 3D cualquiera, generando una superficie 3D con sus taludes correspondientes.Se calculan y procesan un nmero ilimitado de recintos con sus propios taludes vectoriales, realizando las mediciones correspondientes. Plataformas para aerogeneradores Balsas, vertederos y canteras Evaluacin rpida e ilimitada Medicin de volmenes y reas 3D Generacin de cartografa 3D Parcelacin rpida en urbanizaciones

IMPORTACIN EXPORTACIN DE ENTIDADES 3D / COMUNICACIN CON OTRAS APLICACIONESISPOL se comunica con varias aplicaciones de anlisis espacial con el objetivo de permitir la integracin de datos de origen variable en los procesos de diseo.Los resultados generados por ISPOL pueden ser exportados a otras aplicaciones que no cuentan con herramientas de diseo geomtrico. Importacin exportacin: Autocad, Microstation Exportacin de resultados en formato raster Archivos de geometra vectorial para GIS Reutilizacin de recursos y definiciones Control total de las entidades utilizadas

Modelado de slidosEn muchas aplicaciones los elementos que se disean representan objetos fsicos tridimensionales, de los que es necesario calcular propiedades tales como su peso, su volumen o su momento de inercia. Estos objetos no pueden modelarse con las tcnicas vistas en los temas anteriores.Este tema aborda el estudio del modelado de slidos, que es el conjunto de mtodos y tcnicas utilizadas para representar slidos. En l se aborda la problemtica especial planteada en la representacin de slidos y los tres mtodos de modelado ms utilizados en aplicaciones comerciales: la representacin de fronteras, la geometra constructiva de slidos y los octrees.

El Modelado Slido es una rama relativamente reciente del Modelado Geomtrico, que hace hincapi en la aplicabilidad general de los modelos, e insiste en crear solamente modelos "completos" de los slidos, es decir, modelos que son adecuados para responder algortmicamente (sin la ayuda externa del usuario) a cualquier pregunta geomtrica que se formule.

Figura 1: estructura de subconjuntos en el Modelado.

Los principales esquemas de Modelado Slido desarrollados son el deRepresentacin de Fronteras (Boundary Representation o B-Rep) y el de laGeometra Constructiva de Slidos (Constructive Solid Geometry o CSG), aunque existen muchos otros, como el modelado de barrido translacional y rotacional, o los esquemas de modelado hbridos.El objetivo de "aplicabilidad general" diferencia los esquemas de ModeladoSlido de otros esquemas de modelado geomtricos, los cuales se utilizan en casos especiales. As, los modelos grficos (graphical models) se utilizan para describir el dibujo tcnico de los objetos, por ejemplo en ingeniera.Los modelos de formas (shape models) representan imgenes de los objetos.Pueden ser una coleccin sin estructurar de elementos de una imagen, o poseer cierta estructura para, por ejemplo, realizar operaciones de tratamiento de imgenes. Los modelos de superficie (surface models) dan informacin detallada sobre superficies, pero no siempre proporcionan la informacin suficiente para determinar todas las propiedades geomtricas.

Sistemas de Modelado de SlidosEn las aplicaciones grficas, el software que se ocupa de los modelos slidos, incluyendo el conjunto de algoritmos que solucionan los problemas geomtricos ms comunes, se suele llamar sistema de

Modelado de slidos.En la creacin de un sistema de modelado de slidos, adems de los problemas que acabamos de ver, existen muchos puntos espinosos que hacen que el desarrollo de un sistema de modelado no sea una tarea trivial. Los pasos a dar en un sistema de modelado de slidos puede resumirse de la siguiente manera:Inicialmente, los objetos son descritos por el usuario mediante un lenguaje de descripcin, los cuales estn basados en conceptos de modelado disponibles en el sistema de modelado. El usuario puede introducir la descripcin mediante texto, o preferiblemente utilizando una interface de usuario que ayuda a la interaccin grfica.Una vez introducidos, los objetos son traducidos para crear la representacin interna real. La relacin entre el lenguaje de descripcin y la representacin interna no es necesariamente directa. Adems, un mismo sistema de modelado de slidos puede incluir varios lenguajes de descripcin, atendiendo a diferentes usuarios y aplicaciones.La transformacin del lenguaje de descripcin a la representacin interna es necesaria para poder encontrar las respuestas a las preguntas geomtricas.De hecho, para que un sistema de modelado sea eficiente, debe soportar (utilizar) mltiples representaciones internas de los objetos. Por lo tanto, el sistema ha de incluir algoritmos de conversin que puedan modificar una representacin en otra.Adems, el sistema de modelado ha de proveer interfaces para comunicarse con otros sistemas (importacin/exportacin). Estas interfaces son utilizadas para transmitir o recibir modelos hacia o desde otros sistemas de modelado. Necesariamente debe manejar informacin geomtrica utilizando los diferentes formatos existentes.Finalmente, el sistema de modelado debe incluir facilidades para almacenar descripciones de objetos y otros datos en bases de datos permanentes.Niveles de Abstraccin de un Sistema de Modelado de SlidosSe pueden distinguir tres niveles de abstraccin:* Interface con el usuario. Mediante un lenguaje de descripcin, el usuario maneja el sistema grfico con las operaciones normalmente disponibles a este nivel en cualquier aplicacin (crear, modificar, salvar, borrar y analizar diseos).* Infraestructura matemtica y algortmica. Implementa las operaciones que proporciona el nivel anterior (por ejemplo, los algoritmos para construir la interseccin de dos objetos).* Primitivas. Son operaciones aritmticas y lgicas simples usadas por el nivel anterior para construir los algoritmos. Tanto los circuitos hardware especializados como el lenguaje de programacin elegido forman estas primitivas.

MODELADO DE ELEMENTOS Y SISTEMAS DE MQUINAS

El tpico de investigacin Optimacin de Sistemas Mecnicos est dividida en dos sub-tpicos: Comportamiento Esttico y Dinmico de Sistemas Mecnicos y Modificacin de Propiedades de Sistemas Mecnicos, los cuales se establecieron para responder a la necesidad de analizar conjunta y/o separadamente una amplia variedad de problemas existentes en el proceso de diseo, construccin o rediseo de mquinas y sistemas mecnicos, con sus elementos y uniones. Se abordan temticas relacionadas con el anlisis esttico y dinmico de sistemas mecnicos, que han incluido estudios de elementos deformables en uniones mecnicas y de fenmenos de vibracin, amortiguamiento, esfuerzos y deformaciones, como los causados por el impacto de componentes mecnicos; tambin se han abordado problemas de tribologa como lo son el desgaste, la friccin y los ajustes de componentes mecnicos.Con base en la organizacin actual del trabajo de investigacin en el Departamento, es posible realizar contribuciones en campos complejos tales como el anlisis y diseo de lneas tecnolgicas, sistemas dinmicos, tribologa y biomecnica.En el trabajo de investigacin, los investigadores y alumnos disean y construyen los sistemas experimentales que permiten determinar el comportamiento esttico y dinmico de diferentes tipos de uniones de sistemas mecnicos, mquinas y mecanismos en distintas condiciones de operacin. Normalmente se realiza la investigacin en una serie de etapas, iniciando con modelos simples de elementos o sistemas mecnicos y posteriormente incrementando la complejidad del modelo, hasta aproximarse lo ms posible a condiciones reales de operacin. De esta manera los estudiantes pueden conocer no slo los aspectos tericos de los problemas atacados, sino tambin sus aspectos prcticos.La experimentacin comnmente requiere disear estrategias de medicin, disear y construir piezas y bancos de prueba, desarrollar sistemas para la adquisicin de datos e idear mtodos para la interpretacin de resultados experimentales. En el desarrollo de sus proyectos de tesis, nuestros estudiantes se involucran en estas actividades, lo cual les brinda una amplia gama de habilidades tcnicas propias del trabajo de investigacin.Adems del trabajo experimental que se realiza en nuestros laboratorios, parte de nuestro esfuerzo est dedicado al desarrollo de modelos numricos de sistemas mecnicos. En la actualidad, la lnea de Optimacin de Sistemas Mecnicos ha profundizado en el uso del mtodo de elementos finitos, ya que es una tcnica verstil con amplias posibilidades de aplicacin en problemas referentes a los procesos de diseo y rediseo de mquinas y de sus componentes.

Mediante el anlisis de vibraciones se estudia tambin el comportamiento dinmico de componentes de mquinas y estructuras. Aplicaciones de importancia para la industria, como lo son el balanceo de rotores, la validacin de modelos numricos de componentes de mquinas a travs de pruebas de vibracin y anlisis modal, la medicin de niveles de vibracin y la optimacin de componentes de mquinas con base en sus caractersticas dinmicas, constituyen la base para el trabajo de investigacin en el rea de vibraciones mecnicas.

En esta lnea de investigacin, en apoyo a la industria nacional, tambin se trabaja en proyectos que desarrollan conocimiento experimental para el recubrimiento de superficies de equipo industrial expuesto a condiciones trmicas o de abrasin extremas. Mediante las tcnicas desarrolladas en nuestro laboratorio se espera prolongar la vida til de estos equipos y minimizar los tiempos muertos derivados de fallas.

Un rea novedosa de aplicacin de las investigaciones del Departamento, en la cual se utilizan elementos de las diversas disciplinas cultivadas en el grupo de Diseo Mecnico, es el diseo de elementos protsicos para cadera y rodilla, entre otros. Este trabajo ha involucrado desarrollos relacionados con la modificacin de las propiedades superficiales de materiales y el diseo de nuevas estructuras.