La siguiente tabla muestra la librería de elementos línea uni-dimensionales (1-D) de FEMAP y su equivalente en NX Nastran más importantes:
Elementos línea (1-D) en
FEMAP
|
Nombre |
Descripción |
|---|---|
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CROD, CONROD, CTUBE |
Barra bi-articulada (4 gdl/nodo) |
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CBAR |
Viga prismática (6 gdl/nodo) |
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CBEAM |
Viga recta con alabeo (7 gdl/nodo) |
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CBEND |
Viga curva o tubería (6 gdl/nodo) |
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CGAP |
Elemento GAP de contacto/rozamiento nodo-a-nodo. |
Elementos
CROD y CONROD
•
Descripción:
el CROD es un elemento recto prismático de 2-nodos con extremos articulados y 4
GDL por nodo (tres translaciones y una rotación alrededor del eje-X axial) que
sólo resiste tracción, compresión y torsión, y que por tanto no soporta
esfuerzos cortantes ni flectores. El elemento CONROD es una alternativa del CROD
que incluye toda la información sobre propiedades y conectividad en una única
entrada.
• Aplicaciones típicas: celosías y estructuras articuladas.
• Propiedades: área de la sección transversal A, momento de
inercia polar J y coeficiente de torsión C (distancia desde el
centro de la sección al punto de máxima tensión de torsión, en general es el
radio máximo). NX Nastran usa la siguiente fórmula para calcular la tensión
de torsión, siendo Mq
el momento torsor:
Definición del elemento CROD
en NX Nastran for FEMAP
Elemento
CTUBE
•
Descripción:
el elemento CTUBE es el mismo que el elemento CROD excepto que las propiedades
de la sección se definen mediante el diámetro exterior e interior del tubo. La
rigidez torsional y de extensión se calculan en función de las dimensiones del
tubo.
• Aplicaciones típicas: redes de tuberías, o en celosías donde la
sección transversal es tubular.
• Propiedades: diámetro interior Di y diámetro exterior Do.
Definición del elemento CTUBE
en NX Nastran for FEMAP
Elemento
CBAR
•
Descripción:
es una viga prismática de 2-nodos (un tercer nodo se puede especificar para
orientar la sección) que soporta tracción, compresión, torsión, flexión y
cortadura en dos planos perpendiculares con 6 GDL por nodo (tres translaciones y
tres rotaciones).
• Aplicaciones típicas: pórticos y estructuras de vigas de nodos rígidos
• Propiedades:
• Area A,
•
Momentos de inercia Iyy, Izz,
Izy,
•
Momento de inercia polar J,
•
Coeficiente de torsión C,
•
Areas a cortadura en Y, Z (por defecto 0, la viga es infinitamente rígida a
cortadura) y
•
Puntos de la sección para el cálculo de tensiones.
• Características y limitaciones:
-
Formulación derivada de la teoría clásica de vigas (las secciones planas permanecen planas durante la deformación).
-
La viga debe ser recta y prismática. Las propiedades de la sección deben ser constantes a lo largo de la longitud de la viga (no soporta sección variable). Esta limitación no está presente en el elemento CBEAM.
-
El centro de esfuerzos cortantes nulos y el eje neutro deben coincidir (el elemento CBAR no puede modelizar secciones abiertas, no soporta “warping”). Esta limitación no está presente en el elemento CBEAM.
-
Tiene rigidez de extensión y de torsión a lo largo del eje neutro, y rigidez de flexión y cortadura en dos planos perpendiculares en la dirección axial.
-
No soporta deformación por torsión fuera del plano de la sección transversal. Esta limitación no está presente en el elemento CBEAM.
-
El eje principal de inercia no tiene que coincidir con el eje del elemento.
-
El eje neutro se puede desplazar mediante un OFFSET.
-
Se pueden liberar extremos de elementos para definir articulaciones.
-
Se pueden calcular tensiones hasta en cuatro puntos de la sección transversal.
-
Asímismo, se puede solicitar resultados en puntos intermedios a lo largo de la longitud de la viga.
-
NX Nastran calcula el desplazamiento a cortadura v de la viga usando la siguiente ecuación (donde Vz es el esfuerzo de cortadura transversal, L longitud de la viga, K el factor de cortadura, A la sección transversal de la viga y G el módulo de cortadura):
-
El término 1/KAG se denomina flexibilidad a cortadura de la viga.
-
El valor de K depende de la geometría de la sección transversal de la viga y considera la distribución de cortadura sobre la sección transversal del elemento.
-
Sección circular, K=9/10
-
Sección rectangular, K=5/6
-
Tubo de pared fina, K=1/2
-
Definición del elemento CBAR
en NX Nastran for FEMAP
Definición de nodos,
releases, orientación y OFFSET del elemento CBAR en NX Nastran for FEMAP
Definición de propiedades de
la sección del elemento CBAR en NX Nastran for FEMAP
Elemento
CBEAM
El
elemento CBEAM ofrece todas las capacidades del elemento CBAR, más las
siguientes capacidades adicionales:
-
Permite definir diferentes propiedades de la sección en ambos extremos del elemento CBEAM, así como en hasta nueve puntos intermedios de la viga.
-
El eje neutro y el centro de esfuerzos cortantes nulos no tiene por qué coincidir, por tanto soporta secciones abiertas y no simétricas.
-
Soporta el efecto “warping” (alabeo) de la sección transversal en la rigidez torsional.
-
Soporta el efecto de sección variable en la rigidez cortante transversal (Shear Relief)
-
El centro de gravedad de la masa no estructural puede estar desplazado del centro de esfuerzos cortantes nulos.
-
Permite aplicar cargas concentradas o distribuidas a lo largo de la viga.
-
En análisis dinámicos incluye el momento de inercia másico torsional distribuido.
-
“Shear Relief Factor, S”: considera el hecho de que el ala en vigas de sección variable (“tapered beams”) soporta una parte del esfuerzo cortante.
Elemento CBEAM de sección
variable
-
Alabeo en secciones abiertas (“Cross-Sectional Warping”): las vigas no simétricas de sección abierta sufren torsión y flexión cuando actúan cargas cortantes aplicadas en cualquier punto de la sección excepto en el centro de esfuerzos cortantes nulos, creando un momento de alabeo en la sección de forma que las secciones planas no permanecen planas y se producen tensiones axiales que pueden ser importantes. Si la carga cortante se aplica exactamente en el centro de esfuerzos cortantes nulos, se forma un momento torsor externo igual valor y de sentido opuesto al momento de alabeo interno haciendo que la viga trabaje únicamente a flexión.
Alabeo en secciones abiertas
de elementos CBEAM
Elemento
CBEND
•
Descripción:
el elemento CBEND es un elemento viga de 2-nodos con un radio de curvatura
constante de radio R. Tiene rigidez axial, torsional, de flexión y cortante en
dos planos perpendiculares. El elemento CBEND se puede usar para estudiar vigas
en curva o codos de tuberías..
• Aplicaciones típicas: codos en redes de tuberías, o vigas en curva
de sección tubular.
Sección transversal del
elemento CBEND
Elementos
CGAP
Es
un elemento de contacto nodo-a-nodo del que hay que definir las propiedades de
separación u holgura inicial entre los dos nodos del GAP, así como la rigidez
a compresión y tracción del elemento GAP. Si el elemento GAP va a trabajar sólo
a compresión, definir un valor de compresión a tracción nula.
Definición de nodos del
elemento GENEL en NX Nastran for FEMAP
Definición de las propiedades
del elemento CGAP en NX Nastran for FEMAP
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