Caso de estudio: Programación SkyCiv y Python para el análisis estructural de estructuras planas

¿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∙re

F=K∙re

$F = K bullet d$

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, propiedades materiales, y se carga y finaliza cuando el global matriz de rigidez esta construido.
• Proceso: donde resolvemos la expresión anterior, F=K∙re F=K∙re$F=Kbullet d$. 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:

Propiedades del hormigón:

• Resistencia de los materiales, F′c=20MPAGSa f′c=20MPa$f'c = 20 MPa$
• El módulo de Young, E=17000MPAGSa E=17000MPa$E = 17000 MPa$

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.

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

4. Momentos de flexión

Figura 7. Momentos desarrollados en el marco

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.