¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona esencialmente el software estructural?? solo sigue leyendo, y encontrará cómo podemos usar la plataforma SkyCiv y la programación Python a través de un ejemplo desarrollado en un aula de Análisis Estructural.
Una revisión rápida del análisis estructural
A menudo utilizamos el software disponible para resolver un análisis estructural, lo que resulta en fuerzas, desplazamiento, tensiones, etc.. En lenguaje sencillo, el problema cae en la siguiente forma:F=K∙d
F=K∙d
Dónde:
- F es el vector de fuerzas
- K es la rigidez de la estructura
- d es el campo de desplazamiento
El objetivo principal es convertir una estructura continua en discreta. “piezas” de un ensamblaje y analizarlo, obtención de fuerzas y desplazamientos. Hay que seguir un camino general:
- Preproceso: el primer paso en el análisis estructural, donde obtenemos los datos de la estructura, geometría, las propiedades del material, y se carga y finaliza cuando el global matriz de rigidez esta construido.
- Proceso: donde resolvemos la expresión anterior, F=K∙d F=K∙d. Algunos métodos generalmente aceptados para resolver el sistema de ecuaciones lineales es Gauss-Jordan, eliminación gaussiana, etc..
- Proceso después de: la parte final para mostrar los resultados en términos de fuerzas y estrés, si necesario.
Ejemplo de estructura plana
El caso de ejemplo consiste en un marco plano regular (Figura 1).
Figura 1. Ejemplo de marco 2D estructural
Las propiedades del elemento para las columnas., vigas, y los materiales son:
| elemento estructural | Area, (milímetro^2) | Inercia, (mm ^ 4) |
|---|---|---|
| Columnas | 93,000 | 720,000,000 |
| Vigas | 140,000 | 2,430,000,000 |
Propiedades del hormigón:
- Resistencia de los materiales, F′c=20MPAGa f′c=20MPa
- El módulo de Young, E=17000MPAGa E=17000MPa
Programación Python y Modelado SkyCiv
Ahora es el momento de empezar a trabajar en paralelo con el modelado en Python y SkyCiv. Figura 2 muestra los datos de entrada (nodos, elementos, grados de libertad, orientación del eje local) por el código desarrollado en Python. Puede verificar el archivo usted mismo y ejecutar el ejemplo a través de este enlace.
Figura 2. Función de matriz de rigidez local
El archivo de Python utiliza un paradigma de programación funcional porque es fácil de explicar y desarrollar en el aula.. Esto consiste en dividir y vencer., modularizar la construcción del código y sus métodos.
Al codificar el método, lo más importante es definir la formulación matemática a aplicar. Usaremos la viga de Euler Bernoulli:
Las diferencias de valores (Secuencia de comandos Python y SkyCiv S3D) son menores, con aproximadamente 2.90% como la media.
2. Fuerzas axiales
Figura 5. Fuerzas axiales desarrolladas en el marco.
| Q, kN, SkyCiv | Q, kN, Escritura de Python | (Delta )% |
|---|---|---|
| 109.056 | 109.519 | 0.423 |
| 62.857 | 62.616 | 0.383 |
| 41.589 | 43.252 | 3.845 |
| 13.113 | 11.709 | 10.707 |
| 81.143 | 81.384 | 0.296 |
| 178.944 | 178.480 | 0.2593 |
Las diferencias de valores (Secuencia de comandos Python y SkyCiv S3D) son menores, con aproximadamente 2.65 % como la media.
3. Fuerzas cortantes
Figura 6. Fuerzas cortantes desarrolladas en el marco
| Q, kN, SkyCiv | Q, kN, Escritura de Python | (Delta )% |
|---|---|---|
| 35.318 | 35.039 | 0.790 |
| 35.318 | 35.039 | 0.790 |
| -11.569 | 13.252 | 12.700 |
| -11.569 | 13.252 | 12.700 |
| 62.857 | 62.616 | 0.383 |
| -81.143 | -81.384 | 0.296 |
| 46.199 | 46.903 | 1.501 |
| -97.801 | -97.097 | 0.720 |
| 41.569 | 43.252 | 3.891 |
| 41.569 | 43.252 | 3.891 |
| 54.682 | 54.961 | 0.508 |
| 54.682 | 54.961 | 0.508 |
Las diferencias de valores (Secuencia de comandos Python y SkyCiv S3D) son menores, con aproximadamente 3.22% como la media.
4. Momentos de flexión
Figura 7. Momentos desarrollados en el marco
| Q, kN-m, SkyCiv | Q, kN-m, Escritura de Python | (Delta )% |
|---|---|---|
| -130.993 | -133.213 | 1.667 |
| 80.916 | 77.022 | 4.812 |
| 37.358 | 42.713 | 12.537 |
| -32.057 | -36.797 | 12.881 |
| -32.057 | -36.797 | 12.881 |
| -141.776 | -149.400 | 5.103 |
| 43.558 | 34.309 | 21.234 |
| -266.054 | -266.859 | 0.302 |
| 107.639 | 110.109 | 2.243 |
| -141.776 | -149.400 | 5.103 |
| 169.676 | 173.016 | 1.930 |
| -158.415 | -156.749 | 1.052 |
Las diferencias de valores (Secuencia de comandos Python y SkyCiv S3D) son menores, con aproximadamente 6.81% como la media.
5. Conclusión
Este post ha servido como prueba de que el Plataforma SkyCiv es un excelente recurso para fines educativos debido a sus poderosas capacidades en el análisis estructural. Usando la programación de Python y comparando los resultados con un software preciso como SkyCiv, es una necesidad que todo curso de ingeniería debe incluir en su contenido principal.
