Elementos 2-D
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Librería de Elementos 2-D

La siguiente tabla muestra la librería de elementos finitos bi-dimensionales (2-D) de NX Nastran más importantes:


Elementos área (2-D) en FEMAP

 

Librería de elementos 2-D de NX Nastran

Nombre

Descripción

CSHEAR

Elemento placa cuadrilátero de 4-nodos que trabaja sólo como panel a cortadura. Se utiliza para analizar placas y cáscaras reforzadas, tales como paneles en la industria aeronáutica donde las barras (o vigas) pretensadas soportan las cargas de tracción y los elementos CSHEAR soportan el esfuerzo cortante, sobre todo si el panel real está curvado. Soporta tensiones cortantes en su interior, y esfuerzos de tracción entre nodos adyacentes. El elemento CSHEAR se usa típicamente en situaciones donde la rigidez de flexión y la rigidez axial de membrana de la placa es despreciable. Usando un elemento CQUAD4 en tales situaciones resultaría en un modelo ligeramente rigidizado.

CRAC2D

Elemento cuadrilátero que se utiliza para modelizar discontinuidades en superficies debido a grietas. El elemento 2D permite estudiar problemas de grietas de tensión plana o deformación plana en los que NX Nastran calcula los factores de intensidad de tensión KI y KII.

CTRIA

Elemento triangular plano isoparamétrico de 3-nodos con acoplamiento opcional de rigidez de membrana y de flexión, basado en la formulación de elementos Shell gruesos de Reissner-Mindlin. Se utiliza en la transición de malla. Puede ser excesivamente rígido, particularmente trabajando con cargas de membrana.

CTRIA6

Elemento Shell triangular isoparamétrico del alto orden con nodos intermedios (6-nodos por elemento) con acoplamiento opcional de rigidez de membrana y de flexión. Se usa en transiciones de malla de elementos parabólicos.

CTRIAR

Elemento triangular isoparamétrico de 3-nodos con rigidez de membrana y de flexión desacopladas. La formulación de rigidez de membrana incluye el grado de libertad de rotación alrededor  del eje normal al plano del elemento. Se utiliza habitualemnte en la transición de mallas de elementos CQUADR.

CTRIAX

Elemento triangular axisimétrico de alto-orden y hasta 6-nodos que se utiliza en problemas hiperelásticos totalmente no lineales axisimétricos, es decir, problemas no lineales con grandes rotaciones y grandes deformaciones unitarias.

CTRIAX6

Elemento axisimétrico triangular isoparamétrico de 6-nodos que se utiliza para modelizar estructuras 3D sólidas con simetría de revolución de pared gruesa, sujetas a cargas axisimétricas.

CQUAD4

Elemento cuadrilátero plano isoparamétrico de 4-nodos que soporta deformación plana (sólido plano) y cargas de flexión y cortantes. Se comporta bien con mallas irregulares, aunque se obtienen buenos resultados con ángulos entre caras de hasta máximo 45º. Es el elemento más utilizado de NX NASTRAN para modelizar placas, Shells y membranas.

CQUAD8

Elemento Shell curvado isoparamétrico parabólico de alto orden con nodos intermedios (8-nodos por elemento). Muy útil para mallar superficies de simple curvatura (cilindros), mientras que el CQUAD4 proporciona mejores resultados con superficies de doble curvatura (esferas)

CQUAD

Elemento cuadrilátero parabólico de alto orden de hasta 9-nodos que se utiliza en problemas hiperelásticos totalmente no lineales de deformación plana, es decir, problemas no lineales con grandes rotaciones y grandes deformaciones unitarias.

CQUADR

Elemento isoparamétrico plano de 4-nodos con rigidez de membrana y de flexión desacopladas. Muestra menos sensibilidad que el CQUAD4 a la distorsión y a valores extremos del coeficiente de Poisson. Contiene grados de libertad de rotación alrededor del eje normal al plano de la placa (“drilling DOF”).

CQUADX

Elemento axisimétrico cuadrilátero parabólico de alto orden de hasta 9-nodos que se utiliza en problemas hiperelásticos totalmente no lineales axisimétricos de sólidos de revolución, es decir, problemas hiperelásticos no lineales con grandes rotaciones y grandes deformaciones unitarias.

 

 Elemento CQUAD4
El elemento CQUAD4 es el elemento más común y más utilizado de NX Nastran para representar placas, cáscaras y membranas. En FEMAP se puede definir el espesor de membrana en el elemento, constante o variable en cada nodo (T1, T2, T3 y T4), los puntos de cálculo de tensiones en el espesor del elemento (por defecto en la fibra superior e inferior), y datos opcionales como la rigidez de flexión por unidad de longitud, la relación entre el espesor a cortadura y el espesor de membrana (por defecto 0.83333), etc..


Definición del elemento CQUAD4 en NX Nastran for FEMAP

 Consideraciones sobre los elementos CQUADR y CTRIAR
Los elementos CQUADR y CTRIAR son elementos Shell mejorados que incluyen el grado de libertad rotacional normal al plano del elemento (que no tiene rigidez asociada en el elemento placa estandard), lo cual mejora la precisión de cálculo con cargas de membrana. El programa calcula en los vértices una rigidez rotacional alrededor del eje normal al plano del elemento y la utiliza en la formulación de la rigidez del elemento. Nótese que este grado de libertad no se debe restringir a no ser que los nodos formen parte de un empotramiento.

Comparados con los CQUAD4 y CTRIA3, los elementos CQUADR y CTRIAR son mucho menos sensibles a elevados ASPECT RATIOS y valores del coeficiente de Poisson cercanos a 0.5. Por ejemplo, el elemento CQUADR ofrece mejores resultados que el CQUAD4 en el estudio de estructuras planas con cargas de membrana y es menos sensible a la distorsión de la malla y a valores extremos del coeficiente de Poisson. Sin embargo, no se puede utilizar para el mallado de superficies curvadas. En general no se deben mezclar elementos con formulaciones diferentes. Por ejemplo, no se puede modelizar una parte de la estructura con elementos CQUAD4 y CTRIA3 y otra parte con elementos CQUADR y CTRIAR.

 Composites
En NX Nastran se pueden utilizar los elementos CQUAD4, CQUAD8, CTRIA3 y CTRIA6 para modelizar composites y materiales no uniformes. Esto permite modelizar placas con acoplamiento de membrana y flexión con comportamiento elástico. NX Nastran usa el supuesto de teoría de lámina clásica en la formulación del comportamiento de elementos shell para materiales laminares composite. En FEMAP se pueden definir hasta 90 capas de material (180 capas si el composite es simétrico).


Definición de las propiedades de un elemento Composite en NX Nastran for FEMAP

 

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