Simulacions amb elements finits: Cas d’estudi

Abstract

Els objectius del present Treball de Final de Grau (TFG) són explorar les possibilitats del mètode dels elements finits aplicats a l’anàlisi estructural, explorar el comportament dels softwares CREO SIMULATE i ANSYS i aplicar el mètode dels elements finits en un cas real. Les àrees d’interès del treball són l’enginyeria dels materials, el càlcul estructural i el disseny mecànic. En la memòria s’introdueix breument el mètode dels elements finits (FEM), la seva història, el seu present i el seu futur. S’expliquen les bases matemàtiques que fonamenten el mètode i alguns softwares FEM. Per finalitzar la part més teòrica delTFG, s’inclou un apartat que és una guia per a realitzar un càlcul estructural a través d’un software de simulació d’elements finits. Seguidament en una part més pràctica, s’analitzen dos problemes estructurals de solució analítica coneguda i es comparen amb els resultats obtinguts dels softwares CREO SIMULATE i ANSYS. Això permet veure la precisió dels resultats obtinguts amb simulacions FEM dels softwares i explorar les diferent tècniques que es poden utilitzar per fer‐los més precisos. Finalment, per acabar la part pràctica del treball, es dissenya un cas real consistent en suport per a plaques solars, el qual ha d’aguantar un seguit de requeriments i es comprova mitjançant CREO SIMULATE i ANSYS la validesa del disseny del suport proposat..

The main objectives of this Final Degree Project are to explore the possibilities of the finite elements method applied to structural analysis, to explore the behavior of the software CREO SIMULATE and ANSYS, and finally to apply the method in a real structure. The interest areas of the project are material engineering, structural engineering and mechanical design. The introduction part of the paper contains the description of the finite element method (FEM), its history, its present and its future. It also explains the mathematical theory on which the FEM is based, as well as the software where it is applied. The final section of the theoretical part includes a guide for performing a structural calculation by means of a software for simulation of finite elements. The second, more practical part of the paper analyses two theoretical structural problems with known solutions and then compares them with the results of simulations in CREO SIMULATE and ANSYS. This exercise allows us to see the precision of the results obtained in the FEM software and explore different techniques in order to improve the results. The final section of this part presents a design of a solar panels support which has to meet certain requirements and then evaluates the validity of the design with CREO SIMULATE and ANSYS software.