En el análisis por elementos finitos(AEF), el tipo de carga define dónde va realmente la fuerza en el modelo. Elegir un tipo de carga incorrecto significa aplicar una física incorrecta, por muy buena que sea la malla o el solver. Esta guía explica cómo funcionan las cargas de cuerpo, nodales y elementales en SDC Verifier, cómo configurarlas, definir la dirección y evitar errores comunes de configuración.
Cargas corporales: Éstas actúan simultáneamente sobre todos los elementos del modelo. Se utilizan para simular fenómenos globales como la gravedad, las aceleraciones rotacionales o los cambios de temperatura.
Cargas nodales: Fuerzas o momentos aplicados específicamente a los nodos. Permiten una aplicación precisa y localizada de la carga allí donde las fuerzas externas interactúan con la estructura.
Cargas elementales: Fuerzas aplicadas a las caras de los elementos o a grupos de propiedades específicas. Entre ellas se incluyen las presiones sobre los elementos de la placa o las cargas ambientales.
Utilizar fuerzas nodales en lugar de una aceleración del cuerpo puede omitir la masa del modelo y distorsionar la respuesta de inercia. Por ejemplo, intentar simular un evento de aceleración global utilizando una serie de fuerzas nodales en lugar de una carga corporal suele omitir la masa de acero secundaria. Esto da lugar a datos no conservadores que no captan la verdadera respuesta inercial de la estructura, pueden infrapredecir las cargas de inercia, omitir la masa y dar tensiones no conservadoras.
Categorización y contextos del mundo real
El modelado estratégico requiere adecuar el tipo de carga al entorno físico para garantizar que las evaluaciones de la integridad estructural sean ambas precisas.
Categoría de carga
Tipo específico
Aplicación en el mundo real
Cargas corporales
Aceleración/Gravedad
Simulación de peso propio o fuerzas g lineales en toda la masa estructural.
Cargas corporales
Aceleración rotacional
Modelización de la tasa de cambio de la velocidad angular para maquinaria o plataformas giratorias.
Cargas corporales
Velocidad de rotación
Captación de la aceleración centrípeta y de las fuerzas radiales resultantes.
Cargas elementales
Presión
Aplicación de fuerzas uniformes o variablesnormales alas caras de los elementos, como la presión hidrostática.
Cargas elementales
Cargas de viento
Aplicandopresiones a las propiedades de las vigas en función de las variables de altura y dirección.
Las cargas corporales aplican la aceleración a todos los elementos; utilícelas para la gravedad/inercia. En estructuras marinas o industriales complejas, la aplicación manual de fuerzas suele pasar por alto la contribución inercial de los miembros pequeños. Las cargas de aceleración global automatizan esto, asegurando que los factores de utilización reflejen la verdadera física del movimiento global.
Flujo de trabajo de SDC Verifier: Configuración paso a paso
La configuración de cargas en SDC Verifier es un proceso jerárquico. Las cargas se definen en Modelo → Cargas FEM y luego se ensamblan en Trabajo → Cargas individuales.
1. Cargas MEF abiertas
Expanda el Modelo → haga clic con el botón derecho en Cargas FEM → Añadir → elija el tipo de carga.
Imagen: Selección del tipo de carga
2. Añada una carga corporal (aceleración)
Marque la casilla Activa para Aceleración/Gravedad antes de introducir los valores. Añada Cargas corporales, introduzca un título, active Aceleración/Gravedad, establezca el valor de dirección, haga clic en Aceptar. Sistema de coordenadas: deje el predeterminado (rectangular básico) a menos que utilice otro intencionadamente.
Imagen: Añadir carga corporal
3. Añadir una carga nodal
Selección de entidades → Añadir → Elegir nodos → Aceptar.
Imagen: Selección de nodos
4. Elija el tipo de carga nodal
Seleccione Fuerza (u otro tipo), asigne un nombre a la carga.
Imagen: Fuerza de selección
5. Definir la dirección
Elija un método de «Dirección»: Componentes, Vectorial, A lo largo de la curva, Normal al plano o Normal a la superficie. Si utiliza el método Componentes, introduzca los valores de carga para cada dirección (por ejemplo, Valores: «100 100 -1000»).
Para Vector, A lo largo de curva, Normal a plano, Normal a superficie: pulse el botón «Especificar» para definir la geometría de la dirección. Definición Coord Sys aparece cuando Dirección método = Componentes.
Imagen: Valores introducidos para la carga
6. Aplicar valores de fuerza
Introduzca los componentes de fuerza y confirme con OK.
7. Añadir una carga elemental
Seleccione en la lista de entidades tituladas → elija Propiedad 10 (ejemplo) → Aceptar → Vista previa.
Imagen: Añadir carga elemental
8. Seleccione el tipo de carga elemental
Elija Presión, fije la dirección y el valor, pulse OK.
Imagen: Elección de la presión de la carga
9.Crear carga individual
En Trabajo, haga clic con el botón derecho en Cargas individuales → Añadir → Aceptar.
Utilice Componentes sólo cuando la dirección sea constante en un CS.
Utilice Normal a la superficie cuando la carga deba permanecer normal a través de una geometría curva.
Confirme los ajustes de dirección (coord sys + método de dirección) antes de resolver; después de resolver, compruebe la dirección de deformación.
A continuación, pase al análisis:
Comprobación de la dirección visual: Si su configuración permite previsualizar los vectores de carga/dirección de la presión, utilícela. Esto confirma que las presiones son «Normales a la cara del elemento», y las fuerzas nodales apuntan en la dirección global o local prevista.
Regla del sistema de coordenadas:
Definición Sistema de coordenadas controla cómo se interpretan los componentes de dirección cuando se utiliza la función Componentes .
Sistema de coordenadas de ecuación se utiliza sólo cuando Método = Variable (ecuaciones) y, por defecto, sigue el sistema de coordenadas del modelo activo en ese momento.
Paso de validación: Confirme qué sistema de coordenadas está activo antes de introducir los componentes. Si la dirección o el signo de la carga se invierte inesperadamente, la carga se está interpretando en un sistema de coordenadas diferente al previsto .
Verificación del trazado de contornos: Después de resolver(ver tutorial relacionado)’ cuadro con ese enlace de vídeo – o eliminar para la alineación estricta de la secuencia de comandos.
Comprobaciones que no requieren herramientas adicionales:
Comprobación de unidades: N vs kN, Pa vs MPa, mm vs m.
Equilibrio de reacciones: suma de reacciones ≈ suma de fuerzas aplicadas (y momentos).
Comprobación de la masa para las cargas del cuerpo: la masa total en el modelo es razonable; fuerza de inercia ≈ m⋅a.
Comprobación de simetría: si la geometría/BC es simétrica, los resultados son simétricos.
Comprobación de la forma deformada: la dirección tiene sentido (empuje → se aleja, gravedad → pandeo).
Comprobación de la dirección de la carga: presión normal hacia fuera vs hacia dentro; dirección de la flecha de fuerza nodal.
Los fallos estructurales suelen deberse a un desajuste entre la intención del ingeniero y la lógica del software.
La trampa del «sistema activo»: Confundir el «Definition Coord Sys» con el «Equation Coord Sys». Por defecto, el sistema de ecuaciones se alinea con el sistema de coordenadas activo en el modelo, lo que puede dar lugar a que se apliquen fuerzas en la dirección equivocada si el ingeniero asume que sigue automáticamente el sistema de definición.
Errores del ámbito de selección: Después de asignar una carga por Propiedad, utilice siempre la Vista Previa para confirmar que los elementos resaltados coinciden con su intención de modelado. Verifique que se ha seleccionado la propiedad correcta y no otra con un nombre similar (por ejemplo, Propiedad 10 en lugar de Propiedad 1).
Fallo en la continuidad de la malla: Olvidarse de utilizar la función «Nodos Coincidentes«. después de reflejar un modelo. Si no se fusionan los nodos, las cargas no se transferirán a través de las líneas de conexión, lo que dará lugar a barras «volantes» localizadas y a resultados incorrectos. Relacionado: tutorial de reflejo de malla.
Desajuste del método de dirección: Utilización del método «Componentes» para superficies curvas (como tanques) en las que se requiere la «Normal a la superficie» para mantener la precisión en toda la geometría.
Términos de carga inactivos: Introducir valores en el menú de Cargas Corporales pero no comprobar la casilla «Activo» casilla, lo que da como resultado un análisis que ignora esas fuerzas por completo [1].
Estos errores conducen a enormes ineficiencias aguas abajo. Las cargas erróneas pueden impulsar decisiones de diseño equivocadas.
Para conocer el flujo de trabajo completo (trabajos, combinaciones, resolución, postprocesado), consulte el tutorial para comprender mejor las cargas FEM:
Conclusión
Conclusión revisada
Elegir el tipo de carga adecuado en el AEF consiste en introducir las fuerzas en el modelo tal y como existen en la vida real. En SDC Verifier, utilice Cargas Corporales para efectos globales como la gravedad y las aceleraciones que actúan sobre toda la estructura, Cargas Nodales para fuerzas o momentos aplicados en puntos específicos y Cargas Elementales para presiones aplicadas a las caras de los elementos.
Antes de resolver nada, confirme tres cosas: el tipo de carga correcto, el método de dirección (Componentes frente a dirección basada en la geometría) y el sistema de coordenadas utilizado para interpretar esa dirección. A continuación, reúna sus cargas MEF en Cargas individuales en el árbol de trabajos para que puedan calcularse de forma coherente.
Si su configuración es incorrecta, el solucionador aún puede ejecutarse y producir gráficos de aspecto limpio, pero esos resultados no representarán la física que usted pretendía.
