medina cervantes 2012 edu

14
14 REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com Revista Internacional de la Educación en Ingeniería, Vol. 5, No. 1, 2012, 14-27 ISSN 1940-1116 AcademiaJournals.com Software didáctico para análisis estático de armaduras en 2-D mediante MEF M.C. Jesús Medina Cervantes 1 , Dr. Edgar Mejía Sánchez 2 , Dr. Joaquín Santos Luna 3 , Dr. Anselmo Osorio Mirón 4 , Dr. Rubén Villafuerte Díaz 5 ResumenActualmente los proyectos de ingeniería que involucran el diseño de sistemas electromecánicos o de procesos requieren su análisis por el método de elementos finitos (MEF) para predecir y validar su comportamiento. Por ello, es fundamental que los estudiantes de diferentes áreas de ingeniería conozcan bien las bases del método para que resuelvan problemas de manera efectiva en el ámbito profesional. En este artículo se presenta el software didáctico FIMEF para apoyar en la enseñanza del método de elementos finitos (MEF), aplicado al análisis estático lineal de armaduras en 2-D. El software fue desarrollado en Matlab, tiene una interfaz amigable, la introducción de datos es sencilla y la presentación de resultados es similar a lo que ofrece cualquier software especializado. FIMEF hace especial énfasis en el aprendizaje de la metodología de cálculo presentando un reporte con la solución completa de las armaduras analizadas. Su funcionalidad y precisión fueron validadas con los resultados obtenidos por el software Autodesk Simulation Multiphysics. FIMEF será utilizado por estudiantes de ingeniería mecánica, mecánica eléctrica, mecatrónica y civil, para evaluar su contribución al aprendizaje exitoso del método. Palabras claveSoftware didáctico, método de elementos finitos, armaduras en 2-D, Matlab, Autodesk Simulation Multiphysics. Nomenclatura Fuerza axial Esfuerzo axial Área de sección transversal Deformación unitaria Módulo de Young y Desplazamientos nodales y Funciones de forma Fuerza de cuerpo Longitud del elemento barra Matriz de rigidez del elemento en coordenadas locales Matriz de rigidez del elemento en coordenadas globales Vector de componentes de desplazamientos nodales Vector de componentes de fuerzas nodales Matriz de transformación de desplazamientos axiales Coordenadas globales del nodo inicial de elemento barra Coordenadas globales del nodo final de elemento barra Vector unitario dirigido del nodo al , Cosenos directores 1 El M.C. Jesús Medina Cervantes es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected] (autor corresponsal) 2 El Dr. Edgar Mejía Sánchez es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected] 3 El Dr. Joaquín Santos Luna es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected] 4 El Dr. Anselmo Osorio Mirón es profesor de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Veracruzana, Orizaba, Veracruz, México. [email protected] 5 El Dr. Rubén Villafuerte Díaz es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected]

Upload: bautista-wylly

Post on 21-Oct-2015

23 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

14

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Revista Internacional de la Educación en Ingeniería, Vol. 5, No. 1, 2012, 14-27 ISSN 1940-1116 AcademiaJournals.com

Software didáctico para análisis estático de armaduras en

2-D mediante MEF

M.C. Jesús Medina Cervantes1, Dr. Edgar Mejía Sánchez

2, Dr. Joaquín Santos Luna

3,

Dr. Anselmo Osorio Mirón4, Dr. Rubén Villafuerte Díaz

5

Resumen—Actualmente los proyectos de ingeniería que involucran el diseño de sistemas electromecánicos

o de procesos requieren su análisis por el método de elementos finitos (MEF) para predecir y validar su

comportamiento. Por ello, es fundamental que los estudiantes de diferentes áreas de ingeniería conozcan bien

las bases del método para que resuelvan problemas de manera efectiva en el ámbito profesional. En este

artículo se presenta el software didáctico FIMEF para apoyar en la enseñanza del método de elementos finitos

(MEF), aplicado al análisis estático lineal de armaduras en 2-D. El software fue desarrollado en Matlab, tiene

una interfaz amigable, la introducción de datos es sencilla y la presentación de resultados es similar a lo que

ofrece cualquier software especializado. FIMEF hace especial énfasis en el aprendizaje de la metodología de

cálculo presentando un reporte con la solución completa de las armaduras analizadas. Su funcionalidad y

precisión fueron validadas con los resultados obtenidos por el software Autodesk Simulation Multiphysics.

FIMEF será utilizado por estudiantes de ingeniería mecánica, mecánica eléctrica, mecatrónica y civil, para

evaluar su contribución al aprendizaje exitoso del método.

Palabras clave—Software didáctico, método de elementos finitos, armaduras en 2-D, Matlab, Autodesk

Simulation Multiphysics.

Nomenclatura

Fuerza axial

Esfuerzo axial

Área de sección transversal

Deformación unitaria

Módulo de Young

y Desplazamientos nodales

y Funciones de forma

Fuerza de cuerpo

Longitud del elemento barra

Matriz de rigidez del elemento en coordenadas locales Matriz de rigidez del elemento en coordenadas globales Vector de componentes de desplazamientos nodales Vector de componentes de fuerzas nodales Matriz de transformación de desplazamientos axiales

Coordenadas globales del nodo inicial de elemento barra

Coordenadas globales del nodo final de elemento barra

Vector unitario dirigido del nodo al , Cosenos directores

1 El M.C. Jesús Medina Cervantes es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana,

Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected] (autor corresponsal) 2 El Dr. Edgar Mejía Sánchez es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad

Mendoza, Veracruz, México. [email protected] 3 El Dr. Joaquín Santos Luna es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana, Ciudad

Mendoza, Veracruz, México. [email protected] 4 El Dr. Anselmo Osorio Mirón es profesor de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Veracruzana, Orizaba,

Veracruz, México. [email protected] 5 El Dr. Rubén Villafuerte Díaz es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana,

Ciudad Mendoza, Veracruz, México. [email protected]

15

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Introducción

El método de elementos finitos fue desarrollado por Courant en 1943. En 1960 Clough estableció el término

“elemento finito” por primera vez y en 1967 Zienkiewicz and Cheung escribieron el primer libro que describe al

método (Moaveni, 1999). Hoy en día, en la mayoría de los proyectos de ingeniería se requiere algún tipo de análisis

por elementos finitos. Las ventajas prácticas del método para el análisis de esfuerzos y la dinámica estructural, así

como su habilidad para trabajar con geometrías y condiciones de frontera arbitrarias, lo han convertido en una de las

herramientas más aceptadas durante los últimos veinte años (Akin, 2005).

Por ello, es muy importante que los futuros profesionales en ingeniería conozcan y dominen las bases del método

para que lo apliquen con éxito en su campo laboral. Sin embargo, el aprendizaje del mismo mediante el uso de

herramientas tradicionales como libros, pizarrón, lápiz y papel, resulta insuficiente para demostrar aplicaciones más

prácticas y generales; así, los estudiantes normalmente realizan ejercicios de hasta dos o tres elementos y esto les

impide visualizar el potencial real de cálculo del método. Por otro lado, si se emplea software especializado de

elementos finitos los estudiantes aprenderán a manejar el software en cuestión, pero muy poco sobre el

funcionamiento del método.

Algunos autores han desarrollado software didáctico de elementos finitos y han reportado buenos resultados en su

aplicación (Suarez et. al., 1994), (Blanco et al., 1999), (Linero, 2000) y (Blum, 2004). Sin embargo, el enfoque que

han abordado es el de hacer que los estudiantes interactúen directamente con el software paso a paso para la

construcción y solución de los sistemas mediante la introducción de los datos de forma estructurada, incluyendo

teoría, ejercicios e incluso puntuación. En este trabajo se propone un software didáctico cuya introducción de datos e

interacción con el usuario sea sencilla, similar al uso de software especializado; mientras que por otro lado brinde al

usuario un reporte con la solución completa paso a paso para que este pueda analizar y aprender cada detalle del

proceso de cálculo para la solución.

MEF para armaduras en 2-D

Básicamente, una armadura es un sistema mecánico que se compone de miembros elásticos rectos que están sujetos a

fuerzas axiales únicamente. En el método de elementos finitos existe un tipo de elemento que cumple con estas

condiciones, el cual es llamado elemento “barra”. Enseguida se presenta de forma breve la formulación de dicho tipo

de elemento finito (Cook, 1995), (Smith and Griffiths, 1998) y (Hutton, 2004).

En la figura 1 se presenta el esquema de un elemento barra en equilibrio. Si es la fuerza axial en alguna sección

particular de la barra y es una fuerza de cuerpo aplicada, con unidades de fuerza por unidad de longitud, se tiene:

ec. 1

Así, las fuerzas de equilibrio son:

ec. 2

De esta manera la ecuación diferencial a resolver es:

ec. 3

En el método de elementos finitos, se aproxima la variable continua en términos de sus valores nodales ( y

) mediante funciones simples llamadas “funciones de forma”. Entonces, en forma matricial se tiene que:

ec. 4

Si la variación de es lineal, para este elemento simple, la igualdad aproximada mostrada en la ecuación 4 puede

hacerse exacta si:

ec. 5

Al sustituir la ecuación 4 en 3, la ecuación diferencial parcial es reemplazada por una ecuación en el espacio

discreto de las variables y .

ec. 6

Ahora, para encontrar los mejores valores para y se aplica el método de Galerkin (Smith and Griffiths,

1988), con lo cual se multiplica la ecuación 6 por las funciones de forma utilizadas y se integra el residuo resultante

sobre todo el elemento.

16

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Figura 1. Equilibrio de un elemento finito tipo barra.

ec. 7

Al aplicar el teorema de Green, se integra por partes para evitar que la doble diferenciación de las funciones de

forma desaparezcan, por ser lineales. De esta manera:

ec. 8

Sustituyendo la ecuación aproximada 8 en la ecuación 7, se tiene:

ec. 9

Al evaluar las integrales, se obtiene la ecuación para una fuerza distribuida actuando a lo largo de la barra.

ec. 10

Para el caso presentado en la figura 1, donde la carga se aplica solamente en los nodos, se tiene que la ecuación

para el elemento barra queda como:

ec. 11

Donde

.

Para el análisis completo de una armadura, es deseable presentar la ecuación de equilibrio 11 en términos del

sistema de coordenadas global, de la forma:

ec. 12

Donde, representa la matriz de rigidez del elemento barra en el sistema de coordenadas global, el vector contiene las componentes de los desplazamientos nodales y el vector contiene las componentes de las

fuerzas nodales del elemento.

En la figura 2 se muestran los desplazamientos axiales y globales del elemento barra. La relación entre los

desplazamientos axiales en el sistema de coordenadas del elemento y los desplazamientos en las coordenadas

globales es:

ec. 13

ec. 14

17

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Figura 2. Elemento barra, a) desplazamientos axiales, b) desplazamientos globales.

Las ecuaciones 13 y 14 se representan en forma matricial como:

ec. 15

Donde se conoce como la matriz de transformación de los desplazamientos axiales del elemento a

desplazamientos globales. Al sustituir la ecuación 15 en la ecuación 11, las variables desconocidas son ahora los

desplazamientos globales.

ec. 16

Al premultiplicar ambos lados de la ecuación 16 por , se obtiene la transformación completa de la ecuación

de equilibrio del sistema de coordenadas del elemento al sistema de coordenadas global.

ec. 17

La ecuación 17 es la representación desglosada de la ecuación 12, donde haciendo y , es:

ec. 18

Para construir un modelo por elementos finitos se comienza definiendo las coordenadas de los nodos, después se

definen los elementos mediante la especificación de las conexiones de los nodos con cada elemento. Los nodos y

están definidos en coordenadas globales mediante y . La longitud del elemento se obtiene usando las

coordenadas de los nodos como:

ec. 19

El vector unitario dirigido del nodo al nodo es:

ec. 20

Donde y son llamados “cosenos directores”:

ec. 21

18

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

ec. 22

Para obtener el modelo de elementos finitos de una armadura es necesario obtener el sistema de ecuaciones

global, para lo cual se requiere ensamblar la matriz global de rigidez a partir de la adición de cada uno de los

términos de las matrices de rigidez de los elementos de la armadura. Una vez obtenida la matriz de rigidez global, el

sistema de ecuaciones a resolver tiene como variables desconocidas a los desplazamientos globales. ec. 23

El siguiente paso es considerar las restricciones impuestas a los desplazamientos del sistema, las cuales son

llamadas “condiciones de frontera”. Con ello, se obtiene un sistema de ecuaciones reducido que tiene una solución

única.

Por último, los valores calculados de los desplazamientos globales son utilizados para determinar los esfuerzos y

deformaciones unitarias de cada uno de los elementos de la armadura. La deformación unitaria axial del elemento se

calcula como:

ec. 24

El esfuerzo axial del elemento se obtiene a través de la ley de Hooke.

ec. 25

Software didáctico FIMEF El objetivo principal del software desarrollado se centra en fungir para el usuario como una herramienta didáctica

que sea capaz de acelerar el aprendizaje de la metodología de cálculo del método de elementos finitos, aplicado a la

resolución de armaduras en 2-D que se pueden modelar haciendo uso del elemento barra.

Por un lado, se requiere que la interfaz del software sea de fácil acceso para el usuario, pero al mismo tiempo que

el software lo obligue a seguir un orden específico en la introducción de los datos para que se acostumbre a construir

sus modelos de elementos finitos bajo una secuencia lógica y sistemática.

La introducción de los datos y la visualización de los resultados del cálculo son entonces muy similares a lo que

el usuario encontrará en cualquier software especializado. Lo que hace diferente a esta propuesta es que el software

generará un reporte completo de cálculo paso a paso del modelo realizado, con lo cual el usuario podrá leer, revisar y

aprender la metodología de cálculo para la resolución del sistema que él mismo construyó. De esta forma, si el

usuario decide realizar nuevamente el mismo modelo pero cambiando el orden o la numeración de los nodos y

elementos del modelo, podrá verificar la forma diferente en la que se construye la matriz global de rigidez y lo

diferente que quedan colocados los datos del sistema de ecuaciones lineales, pero que la solución final será siempre

la misma. Con ello, el usuario no se ve relegado únicamente a introducir datos y recibir resultados, sino que mediante

el reporte tendrá la posibilidad de aprender todos los detalles del cálculo para cualquier armadura que él decida

construir.

El software se llama FIMEF y fue desarrollado mediante la utilización de Matlab, ya que posee un lenguaje de

programación muy sencillo, tiene las ventajas de cualquier lenguaje de programación visual y es una potente

herramienta de cálculo que cuenta con muchas funciones útiles para el cálculo matricial. La secuencia básica en la

introducción de los datos para la creación y resolución de una armadura mediante FIMEF se presenta a continuación:

Pre-proceso

1. Elegir el sistema de unidades (sistema internacional o sistema inglés) (figura 3).

Figura 3. Selección del sistema de unidades.

19

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

2. Elegir el tipo de análisis a realizar (Análisis estático lineal) (figura 4).

Figura 4. Selección del tipo de análisis.

3. Introducir los nodos de la armadura (indicar el número de nodo y sus coordenadas) (figura 5).

Figura 5. Ventana para agregar un nodo de la armadura.

4. Elegir el tipo de elemento finito a utilizar (elemento barra), (figura 6).

Figura 6. Selección del tipo de elemento finito.

20

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

5. Introducir los elementos que componen la armadura (indicar el grupo de material al que pertenece, el número de

elemento y los nodos inicial y final a los que está conectado el elemento) (Figura 7).

Figura 7. Ventana para agregar un elemento de la armadura.

6. Introducir las propiedades mecánicas de los materiales (indicar el grupo del material, el módulo de Young y el

área de sección transversal) (Figura 8)

7.

Figura 8. Ventana para agregar las propiedades mecánicas de un material.

8. Introducir las condiciones de frontera (indicar el nodo a restringir y las direcciones de restricción (Figura 9).

Figura 9. Ventana para agregar condiciones de frontera.

9. Agregar las fuerzas externas que actúan sobre la armadura (Indicar el nodo donde se aplica la fuerza, la magnitud

y su ángulo de dirección) (Figura 10).

21

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Figura 10. Ventana para agregar una fuerza externa.

9. Indicar al software que ejecute el análisis de la armadura (Figura 11).

Figura 11. Botón para ejecución de análisis de la armadura.

Post-proceso

10. Visualizar y analizar los resultados (dar clic en el botón “mostrar resultados”, cambiar la escala de visualización

si se desea y presionar el botón “visualizar” para ver la deformación de la armadura y los resultados (Figura 12).

Figura 12. Selección de la escala para visualización de las deformaciones.

10. Guardar los resultados (generar el reporte completo del cálculo paso a paso) (Figura 13),

Figura 13. Botón para generar el reporte del análisis de la armadura.

11. Modificar la armadura (opcional) (Figura 14)

22

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Figura 14. Botón para permitir la modificación de parámetros de la armadura analizada.

Es importante mencionar que la interfaz gráfica del software no permite al usuario introducir los datos en un

orden diferente al presentado en los pasos anteriores, de tal forma que para avanzar en la construcción del modelo el

usuario debe indicar al programa que ha finalizado un paso para que se habiliten los botones que permiten continuar

el proceso. De esta manera, se pretende que el usuario se acostumbre a construir sus modelos de elementos finitos de

forma ordenada y sistemática. En la figura 15 se muestra la ventana principal de la interfaz gráfica del software

FIMEF.

Figura 15. Ventana principal de software didáctico FIMEF.

Ejemplo de aplicación del software

La armadura plana mostrada en la figura 16 consta 6 nodos y 9 elementos; en el nodo 1 está restringido su

movimiento en los ejes X e Y, mientras que en el nodo 6 está restringido su movimiento en la dirección Y

únicamente. Los elementos 1, 3, 4, 5, 7 y 8 tienen un área de sección transversal , en tanto que los

elementos 2, 6 y 9 tienen un área de sección transversal . Todos los elementos tienen un módulo de

elasticidad . Las longitudes de los elementos están en metros y se puede observar que entre los dos

apoyos existe un distancia de .

Además, en la figura 16 se observan los nodos numerados en color rojo, los elementos numerados en color negro

y se distinguen los dos grupos de elementos que se diferencian por el área de sección transversal (por los colores azul

y verde). También se observan las condiciones de frontera y las fuerzas externas aplicadas, las cuales son: en dirección horizontal hacia la derecha aplicada en el nodo 5 y en dirección vertical hacia abajo

aplicada en el nodo 4.

En la figura 17 se presenta la armadura y su deformación en color rojo, aumentada por el software a una escala

de 225 veces en este caso, ya que está programado para que la deformación mayor corresponda al 10% de la longitud

del elemento más largo de la armadura, pero si el usuario lo desea puede establecer una escala diferente de

23

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

visualización. También se puede observar en la parte derecha la lista de resultados, que incluye los desplazamientos

de los nodos, las reacciones en los apoyos, las deformaciones unitarias y los esfuerzos axiales de los elementos.

Figura 16. Armadura en 2-D sujeta a 2 fuerzas externas.

Figura 17. Resultados del análisis de la armadura en 2-D.

24

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

El usuario puede indicar al software que guarde un informe de resultados de la armadura analizada, para lo cual el

software pedirá al usuario que introduzca el nombre del reporte y la ubicación en la que desea que sea guardado.

FIMEF se encarga entonces de generar un documento en formato HTML en el cual se observa paso a paso el cálculo

de la armadura, desde el cálculo de las longitudes de los elementos, sus ángulos de inclinación, las matrices de

rigidez de los elementos, el ensamblado de la matriz global de rigidez, etc., hasta el cálculo de las deformaciones

unitarias y esfuerzos axiales de los elementos. En las figuras 18 y 19 se pueden observar partes del reporte

correspondientes a la armadura presentada en este ejemplo.

Figura 18. Encabezado del reporte de resultados.

Validación del software FIMEF Para asegurar la validez de los resultados generados por FIMEF, se decidió utilizar un software especializado de

elementos finitos para realizar la comparación de los resultados obtenidos en la resolución de numerosas armaduras.

Aquí se presenta a modo de ejemplo la comparación de resultados para la armadura descrita en la figura 16.

Enseguida, en la figura 20 se muestra el modelo de la armadura realizado y solucionado con la versión de estudiante

del software especializado de elementos finitos Autodesk Simulation Multiphysics.

25

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Figura 19. Parte del reporte que muestra la matriz global de rigidez.

.

Figura 20. Armadura elaborada con Autodesk Simulation Multiphysics.

26

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

En la tabla 1 se presentan los resultados obtenidos de los desplazamientos de los nodos. Es muy importante

mencionar que los resultados obtenidos por el software FIMEF fueron exactamente los mismos que se obtuvieron

con el software Autodesk Simulation Multiphysics, y que lo mismo ocurrió con las deformaciones unitarias y

esfuerzos axiales calculados para todos los elementos. Con esta y otras armaduras se verificó la precisión y validez

de los cálculos realizados por el software FIMEF (Rosas, 2011).

Tabla 1. Desplazamientos de los nodos.

Nodo

DX (m)

FIMEF y Autodesk

Simulation

DY (m)

FIMEF y Autodesk

Simulation

1 0 0

2 0.000421875 -0.00145138

3 0.00162267 -0.00145138

4 0.000984375 -0.00251394

5 0.00141267 -0.00156394

6 0.00151875 0

Conclusiones Se alcanzó la meta de desarrollar un software didáctico de elementos finitos que tiene la capacidad de generar

reportes completos del cálculo para el análisis estático lineal de armaduras en 2-D. De esta manera, cualquier

estudiante de licenciatura o profesional puede introducirse con seguridad al conocimiento y aplicación del método

elementos finitos, eliminando el misticismo o caja negra que envuelve al uso de software especializado. Por otro

lado, FIMEF no está pensado para reemplazar el uso esa clase de software, sino más bien se trata de preparar a los

estudiantes para que más adelante puedan hacer uso correcto del software profesional y exploten al máximo sus

capacidades.

FIMEF será utilizado por estudiantes de las carreras de ingeniería mecánica, mecánica eléctrica, mecatrónica y

civil para evaluar su impacto en la aceleración del proceso de aprendizaje del método. Este proyecto ha culminado

apenas su etapa inicial, ya que se tiene contemplado extender sus capacidades de cálculo al análisis de armaduras en

3-D, al análisis de vigas y pórticos en 2-D y 3-D, así como al análisis modal, transitorio y análisis de transferencia de

calor; todo bajo el mismo enfoque de generar los reportes de cálculo detallados que permitan a los estudiantes

aprender rápidamente la aplicación del método y sobre todo que aprendan a elegir correctamente los elementos

finitos más adecuados para dar solución a un problema en particular.

Referencias

Akin, J.E., Finite element analysis with error estimators, Elsevier Butterworth Heinemann, 2005, 447pp.

Blanco, Elena, et. al., “Experiencias en la enseñanza asistida por ordenador de métodos numéricos para cálculo de

estructuras”, Revista internacional de métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería, Vol. 5, No. 2, 297-

306pp, 1999.

Blum, Daniel, Desarrollo e implementación de un programa de elementos finitos para el análisis y simulación

dinámica de una estructura bidimensional tipo pórtico, tesis de licenciatura, Facultad de ingeniería en mecánica y

ciencias de la producción, Escuela superior politécnica del litoral, Guayaquil, Ecuador, 115pp, 2004.

Cook, Robert, Finite element modeling for stress analysis, John Wiley & Sons, 1995, 320pp.

Hutton, David, Fundamentals of finite element analysis, Mc Graw Hill, 2004, 494pp.

Linero, Dorian Luis, “Euler. Programa didáctico de elementos finitos”, Revista ingeniería e investigación, No. 46,

Agosto, 35-44pp, 2000.

Moaveni, Saeed, Finite element analysis, theory and application with ANSYS, Prentice Hall, 1999, 527pp.

Rosas, Andrés, Software didáctico para análisis estático de estructuras en 2-D mediante el método de elementos

finitos, tesis de licenciatura, Facultad de ingeniería mecánica eléctrica, Universidad Veracruzana, Ciudad Mendoza,

Veracruz, México, 127pp, 2011.

27

REVISTA INTERNACIONAL DE LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA AcademiaJournals.com

Smith, I.M. and Griffiths, D.V., Programming the finite element method, second edition, John Wiley & Sons, 1988,

469pp.

Suárez, Benjamín, et. al., Una metodología de software educativo para cálculo por elementos finitos, Mecánica

computacional, Vol. 14, 1994, Santa Fe.

Notas biográficas

El M.C. Jesús Medina Cervantes es profesor investigador de tiempo completo adscrito a la Facultad de

Ingeniería Mecánica Eléctrica, Campus Ciudad Mendoza, dependiente de la Universidad Veracruzana. De profesión

ingeniero mecánico, cursó sus estudios de maestría en Ingeniería Mecánica en el Centro Nacional de Investigación y

Desarrollo Tecnológico en Cuernavaca, Morelos. Actualmente es coordinador del Programa de tutorías y miembro

activo del Cuerpo Académico “Investigación en Ingeniería Aplicada” UV CA – 318 así como profesor con perfil

deseable, distinción otorgada por el Programa del Mejoramiento del Profesorado en 2009.

El Dr. Edgar Mejía Sánchez es profesor investigador de tiempo completo adscrito a la Facultad de Ingeniería

Mecánica Eléctrica, Campus Ciudad Mendoza, dependiente de la Universidad Veracruzana. De profesión ingeniero

electromecánico, cursó sus estudios de maestría en Ingeniería Mecánica en el Centro Nacional de Investigación y

Desarrollo Tecnológico en Cuernavaca Morelos y posteriormente su doctorado en ingeniería y ciencias aplicadas con

opción terminal en tecnología de materiales en el Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la

Universidad Autónoma de Estado de Morelos. Actualmente es miembro activo del Cuerpo Académico

“Investigación en Ingeniería Aplicada” UV CA – 318 así como profesor con perfil deseable, distinción otorgada por

el Programa del Mejoramiento del Profesorado en 2011. También es candidato en el sistema Nacional de

Investigadores desde 2010.

El Dr. Joaquín Santos Luna es profesor investigador de tiempo completo adscrito a la Facultad de Ingeniería

Mecánica Eléctrica, Campus Ciudad Mendoza, dependiente de la Universidad Veracruzana. De profesión ingeniero

electrónico, cursó sus estudios de maestría en Ingeniería Eléctrica y doctorado en Control Automático en el Centro

de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, en México D.F. Actualmente es el líder

del Cuerpo Académico “Investigación en Ingeniería Aplicada” UV CA – 318 así como profesor con perfil deseable,

distinción otorgada por el Programa del Mejoramiento del Profesorado en 2009.

El Dr. Anselmo Osorio Mirón es profesor investigador de tiempo completo adscrito a la Facultad de Ciencias

Químicas de Orizaba, dependiente de la Universidad Veracruzana. De profesión ingeniero químico, cursó sus

estudios de maestría en Ingeniería Química en la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del

Instituto Politécnico Nacional, en México D.F. Posteriormente cursó sus estudios de Doctorado en Control

Automático en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN. Actualmente es colaborador activo del

Cuerpo Académico “Investigación en Ingeniería Aplicada” UV CA – 318.

El Dr. Rubén Villafuerte Díaz es profesor investigador de tiempo completo adscrito a la Facultad de Ingeniería

Mecánica Eléctrica, Campus Ciudad Mendoza, dependiente de la Universidad Veracruzana. De profesión ingeniero

eléctrico, cursó sus estudios de maestría en Ingeniería Eléctrica y doctorado en ciencias con la especialidad de

Ingeniería Eléctrica en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, en

México D.F. Actualmente es miembro activo del Cuerpo Académico “Investigación en Ingeniería Aplicada” UV CA

– 318.