Capítulo 1 Métodos de residuos ponderados Funciones de prueba ...

Capítulo 7 Aspectos generales asociados a la
implementación
por F. Flores
7.1. Generación de mallas
En la modelización por elementos finitos, la tarea que más tiempo consume y la más costosa,
corresponde a la generación del conjunto de datos necesarios para describir al modelo. Esto es así
porque requiere del tiempo del analista que en general es caro frente al costo computacional, que
ha bajado en forma vertiginosa en la última década dada la alta velocidad de proceso y el fácil
acceso a la memoria central con que cuentan las computadoras actuales.
En general la mayoría de los programas de elementos finitos (PEFs) han sido diseñados para
leer los datos del modelo en forma ordenada y con una estructura (sintaxis) no muy flexible desde
un fichero ASCII. La mayoría de los PEFs no tienen opciones de generación de mallas, y cuando
las tienen son muy limitadas y sencillas. En general para la definición geométrica del modelo
se utilizan programas específicos para tal fin (similares a sistemas CAD en muchos aspectos) y
luego esos mismos programas presentan un menú de opciones que permitan trasladar el modelo
generado a un archivo ASCII que pueda ser leido por el PEF propiamente dicho. Muchos de estos
programas de generación de datos tienen la suficiente flexibilidad como para que el usuario indique
como deben ser presentados estos datos para que puedan ser correctamente leidos por el PEF.
Actualmente muchos PEFs presentan un ambiente de trabajo integrado para generar el modelo,
para realizar el análisis por elementos finitos y visualizar los resultados, lo que se presenta como
un único programa, sin embargo esto no es así internamente, en general las distintas partes de los
paquetes están desarrolladas por grupos diferentes.
Dado el alto grado de avance que han logrado los PEFs para resolver problemas multifísica,
ha resultado imprescindible el desarrollo de interfaces suficientemente inteligentes que permitan a
usuarios no muy calificados desarrollar, dentro de un ambiente amigable y con muchas facilidades,
el modelo deseado. De esta forma algunos PEFs denominados de Propósito General, es decir que
pueden resolver problemas muy variados (dentro de digamos el área de mecánica de sólidos),
pueden tener más de una interfaz de acuerdo al tipo de problema que se esté intentando modelar.
La necesidad de la existencia de una interfaz suficientemente inteligente, está no sólo asociada a la
generación de la malla, si no a presentar las mejores opciones de los parámetros que gobiernan el
modelo numérico. Esto es particularmente cierto en procesos no-lineales u otros procesos complejos,
que requieren el ajuste de un conjunto de valores, lo cual requeriría por parte del usuario un
conocimiento de los algoritmos y una especialización no muy comunes en un usuario medio.
En problemas complejos suelen haber distintos “dominios” ligados entre sí, por ejemplo si
interesa estudiar el comportamiento completo de la estructura de un edificio, esto puede abarcar
la combinación de diferentes medios, con diferentes modelos de comportamiento. Así por ejemplo
puede ser necesario incluir el suelo, la estructura de hormigón, la cual puede estar formada por
elementos de viga y tabiques que puede ser necesario modelar como láminas, los entrepisos, que
pueden considerarse como flexibles o rígidos, los cerramientos laterales en caso de que quiera
estudiarse su influencia en el comportamiento, etc. El modelado requieren entonces dividir al objeto
en estudio en sus distintas partes, definir claramente cada una de ellas, describir su comportamiento
material, discretizar (mallar) cada parte y luego unir coherentemente las mismas. Para cada parte,
en general asociada a un único material constitutivo, se siguen en general las siguientes etapas:
1. Descripción de la geometría. Esto es similar a cualquier sistema CAD.
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