Análisis de planteamientos alternativos al método de rigidez

Contenido principal del artículo

Nagore Insausti Irastorza
https://orcid.org/0000-0001-9709-5322
Faustino Mujika Garitano
https://orcid.org/0000-0001-8478-2721

Resumen

El método numérico que más se emplea para el análisis del comportamiento mecánico es el Método de los Elementos Finitos (Finite element method, FEM). En el FEM se diferencian dos formulaciones: el método de los desplazamientos o de rigidez (Stiffness method, SM) y el método de las fuerzas (Force method, FM), en función de si las incógnitas principales son los desplazamientos o las fuerzas de los nudos, respectivamente. El procedimiento de cálculo más utilizado es el basado en desplazamientos, debido a su facilidad de programación. El método SM está basado en la hipótesis de un campo de desplazamientos compatible. Entre los métodos alternativos cabe destacar los elementos finitos que incluyen los modos incompatibles (con grados de libertad adicionales en el campo de desplazamientos) y los métodos híbridos (basados en tensiones y desplazamientos). En este trabajo se pretende analizar y comparar el método de rigidez con los métodos alternativos que utilizan los modos incompatibles y los métodos híbridos.

Detalles del artículo

Cómo citar
Insausti Irastorza, N., & Mujika Garitano, F. (2025). Análisis de planteamientos alternativos al método de rigidez. Anales De Ingeniería Mecánica, 1(24). https://doi.org/10.63450/aim.1.146.2025
Sección
Artículos

Citas

Oñate, E., Structural analysis with the finite element method, International Center for Numerical Methods in Engineering, Barcelona (2009)

Robinson, J., Integrated theory of finite element methods, John Wiley & Sons, London (1973)

Fraeijs de Veubeke, B., Displacement and equilibrium models in the finite element method, Stress Analysis, 9, 145-197 (1965)

Wilson, E.L., Taylor, R.L., Doherty, W.P., Ghaboussi. J., “Incompatible Displacement Models”, Numerical and Computer Methods in Structural Mechanics, 43-57, London (1973)

Taylor, R.L., Beresford, P.J., Wilson, E.L., A non-conforming element for stress analysis, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 10, 1211-9 (1976)

Adarraga, I., Cantera, M.A., Romera, J.M., Insausti, N., Mujika, F., The dual integrated force method applied to unidirectional composites, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 98, 663-77 (2014)

Insausti, N., “Implementación del método rigidez-fuerza en ensayos mecánicos de composites”, Tesis Doctoral, Universidad del País Vasco, San Sebastián (2019)

Simo, J.C., Rifai, M.S., A class of mixed assumed strain methods and the method of incompatible modes, International Journal for Numerical Methods in Engineering 29, 1595-638 (1990)

Simo, J.C., Armero, F., Geometrically non-linear enhanced strain mixed methods and the method of incompatible modes, International Journal for Numerical Methods in Engineering 33, 1413-49 (1992)

Ko, Y., Lee, P.S., Bathe, K.J., A new 4-node MITC element for analysis of two-dimensional solids and its formulation in a shell element, Computers & Structures 192, 34-49 (2017)

Choi, H.G., Lee, P.S., Towards improving the 2D-MITC4 element for analysis of plane stress and strain problems, Computers & Structures 275, 106933 (2023)

Wu, N.C,, Huang, Y.Q., Chen, H.B., An unsymmetric 8-node hexahedral solid-shell element based on ANS and incompatible concepts for thin shell analysis, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 417, 112396 (2023)

Grbcic, S., Ibrahimbegovic, A., Jelenic, G., Incompatible-mode geometrically non-linear finite element for micropolar elasticity, International Journal of Solids and Structures 289, 112647 (2024)

Pian, T. H. H., Derivation of Element Stiffness Matrices by Assumed Stress Distributions, AIAA Journal, 2, 1333-6 (1964)

Cook, R.D., Concepts and applications of finite element analysis, John Wiley & Sons, New York (1981)