Simulación de Ingeniería Asistida por Ordenador Aplicada al Diseño de Maquinaria

Objetivos de desarrollo sostenible (ODS)

• 9. Industria, innovación e infraestructura

Objetivos

Esta asignatura está dirigida a personas interesadas en las aplicaciones computacionales para el análisis de sólidos y estructuras, centradas en el diseño de máquinas y mecanismos. El objetivo de "Simulación de Ingeniería Asistida por Ordenador Aplicada al Diseño de Maquinaria" es adquirir los conocimientos para el modelado de componentes mecánicos mediante el uso de las técnicas numéricas y de software informático.

Se realiza una revisión básica de los principios de mecánica y resistencia de los materiales para introducir el método de los elementos finitos (FEM). Todos los conocimientos se transmiten desde un punto de vista práctico utilizando un conjunto de ejemplos aplicados que permiten adquirir experiencia en el uso de herramientas de software CAE.

Los conceptos explicados en la asignatura son aplicables al análisis de mecanismos, componentes mecánicos y piezas estructurales del diseño y fabricación industrial. Se trabajan las aplicaciones en el campo de la ingeniería estructural para el análisis de estructuras, edificios y construcciones. Y también las aplicaciones a nivel mecánico para la ingeniería de automoción, naval y aeroespacial.

Esta asignatura tiene los siguientes objetivos:

1. Análisis de mecanismos y de sus componentes mecánicos.
2. Capacidad para manejar el software de simulación FEM y CAE y crítica de los resultados.
3. Capacidad para analizar los elementos de aprendizaje autónomo en el ámbito de la simulación numérica y su diseño mediante el FEM.
4. Conceptos prácticos para el análisis de sólidos en mecánica de continuos.
5. Introducción a la teoría y análisis de simulación del método de los elementos finitos (FEM).
6. Adquisición del vocabulario técnico específico utilizado en el FEM y en los métodos numéricos.
7. Comprensión e interpretación correcta de textos, figuras y tablas que se encuentran en la bibliografía técnica relacionada con el ámbito de la simulación numérica y del CAE.
8. Conocimiento de las fuentes de información, capacidad para realizar búsquedas bibliográficas relacionadas con la materia.

Contenidos

Bloque teórico. Introducción a la mecánica computacional

• Tema 0. Introducción a los mecanismos y sistemas discretos
• Tema 1. Introducción al método de los elementos finitos en mecánica de sólidos
• Tema 2. Elementos finitos para el análisis de bielas y requisitos para la solución numérica
• Tema 3. Formulación de sólidos bidimensionales y axisimétricos
• Tema 4. Formulación de sólidos tridimensionales y elementos estructurales

(Incluye la teoría y ejercicios)

Bloque práctico. Introducción al software de ingeniería asistida por ordenador (CAE)

• Ejercicio 1. Generación de geometrías y mallas
• Ejercicio 2. Simulación y análisis de componentes sólidos en 2D
• Ejercicio 3. Simulación de modelos axisimétricos
• Ejercicio 4. Simulación de ejemplos sólidos en 3D
• Ejercicio 5. Simulación de materiales avanzados

(Incluye la teoría y resolución de problemas con el ordenador)

Evaluación

Nota final = 15 % de participación + 25 % de ejercicios prácticos + 40 % del trabajo final + 20 % de tests

• Participación (15 %): ejercicios y problemas individuales a resolver durante las clases teóricas.
• Ejercicios prácticos (25 %): resolución de los problemas propuestos durante las sesiones prácticas.
• Proyecto final (40 %): trabajo en grupo para el análisis de un problema utilizando herramientas de simulación CAE y conocimientos de mecánica.
• Test (20 %): examen final para la evaluación de los conceptos teóricos y prácticos impartidos en la asignatura. (En este examen se requiere una puntuación mínima de 3,5 sobre 10.)

Prueba de recuperación: con las mismas condiciones de la prueba anterior, sustituye la puntuación obtenida en el examen anterior.

Metodología

La asignatura combina tres metodologías distintas:

• Clases teóricas: introducción de las partes fundamentales de mecánica y matemáticas para las técnicas numéricas objeto de esta asignatura. Estas clases incluyen ejercicios y otras actividades prácticas para mejorar la comprensión de la teoría.
• Clases prácticas: se utiliza el software computacional para realizar cálculos y simulaciones numéricas. Se prevén actividades prácticas en grupo para favorecer la interpretación y debate sobre los resultados obtenidos.
• Aprendizaje por proyectos en grupo: resolución de un trabajo en grupo de un problema que incluye la modelización numérica con el método FEM.

*Requisitos: los alumnos deben llevar un ordenador portátil para uso personal en clase. Este ordenador debe tener conexión a Internet por wifi.

Bibliografía

Básica

• Belytschko T., Liu W.K., Moran B., Elkhodary K. (2013). Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures (2 ed.). John Wiley & Sons.
• Hughes, T.J.R. (2012). The finite element method: linear static and dynamic finite element analysis. Courier Corporation.
• O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor (1993). El Método de Los Elementos Finitos: Formulación Básica y Problemas Lineales (4 ed.). McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A.
• O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor (1994). El Método de Los Elementos Finitos: Mecánica de Sólidos y Fluidos. Dinámica y No Linealidad (4 ed.). McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A.
• Oñate E. (2016). Cálculo de Estructuras por el Método de los Elementos Finitos: Análisis Estático Lineal. CIMNE.

Complementaria

El profesorado facilita las referencias de la bibliografía complementaria y de lectura obligatoria en el transcurso de la asignatura a través del Campus Virtual.