Análisis de tensión estática no lineal

Los análisis de tensión estática son uno de los tipos más comunes de análisis estructurales de elementos finitos. El componente o ensamblaje está sujeto a una serie de condiciones de carga y los resultados que surgen de la tensión, deformación y estiramiento se analizan para determinar qué probabilidad hay de que se produzca un fallo en el diseño.

Se debe utilizar un análisis de tensión estática no lineal siempre que se introduzca una fuente de no linealidad en la solución y los supuestos del análisis de tensión estática lineal ya no sean válidos. Existen cuatro formas comunes de no linealidad: del material, de la geometría, de la carga y de la condición de contorno.

• No linealidad del material, donde el material no tiene una curva lineal de tensión-deformación completa, como se ve en los materiales plásticos y de goma. La no linealidad del material se produce cuando su rigidez es inherentemente no lineal (como materiales hiperelásticos) o cuando un material se carga superando su intervalo de elasticidad. Entre los ejemplos de no linealidad de los materiales están: suavizado, rigidizador, histéresis, plasticidad, viscoelasticidad, fluencia y fallo.
• La no linealidad de la geometría se produce cuando la deformación de la estructura da como resultado desplazamientos o rotaciones grandes. Algunos ejemplos de no linealidad de la geometría son la flexión de una caña de pescar o el pandeo de una estructura.
• Las no linealidades de cargas se producen cuando el área sobre la que se aplica una carga o la orientación de la carga varía considerablemente a medida que la estructura se va deformando (fuerzas del seguidor). Actualmente, Fusion no admite cargar no elementos no lineales.
• La no linealidad de la condición de contorno se produce cuando las cargas o restricciones del modelo son funciones de los desplazamientos estructurales actuales, interacciones de superficie o temperatura. Un ejemplo son las superficies de contacto que cambian a lo largo de la simulación. Actualmente, Fusion no admite la no linealidad de la condición de contorno.

Otra característica distintiva de un análisis de tensión estática no lineal es que la carga se aplica en varios incrementos de forma gradual. La carga que se incrementa permite al solucionador tener en cuenta los cambios de rigidez del material, los cambios de la geometría y de las condiciones de contorno.

Ejemplos de análisis de tensión estática no lineal

La siguiente lista contiene algunos ejemplos para los que un análisis de tensión estática no lineal puede ser adecuado:

• Deformación plástica (no elástica/permanente) de un material (por ejemplo, acero o aluminio con una carga superior al límite de elasticidad).
• Casos de grandes deformaciones (como la flexión de una caña de pescar).
• Determinar las tensiones y los desplazamientos de materiales hiperelásticos (como el caucho).