Desarrollo y Extensión de una Herramienta Numérica de Elementos Finitos para el Dictado de Cursos de Grado y de Posgrado

Abstract

En este trabajo se presenta el proceso de desarrollo y extensión de la herramienta numérica IETFEM, concebida por docentes del Instituto de Estructuras y Transporte (IET), de la Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Uruguay. La primera versión fue creada en 2013 para resolver problemas de pórticos y reticulados planos utilizando el Método de los Elementos Finitos (MEF).
La misma fue aplicada al dictado de cursos de grado de Ingeniería Civil y Mecánica en 2013 y 2014, obteniendo una devolución positiva por parte de los estudiantes.
La herramienta, de código abierto, es ejecutada en la plataforma libre de cálculo numérico GNUOctave. El hecho de ser abierta, permite a los estudiantes ver el funcionamiento interno del programa, entendiendo así cómo es aplicado el MEF, enriqueciendo de esta forma su proceso de aprendizaje.
A partir del trabajo de un grupo formado por estudiantes de grado, posgrado y docentes de Ingeniería Estructural, se logra extender el modelo de elementos finitos utilizado, permitiendo resolver problemas de estructuras tridimensionales aplicando la teoría de Elasticidad Finita. De esta forma los estudiantes son introducidos a conceptos brindados en cursos de posgrado dictados en el IET. Se implementaron métodos de resolución presentes en la bibliografía.
Se muestra la aplicación del IETFEM al análisis de algunos ejemplos de estructuras de barras articuladas sometidas a cargas muertas que producen grandes desplazamientos. Para validar la herramienta en el primer y segundo ejemplo se plantea una estructura sencilla que posee una solución analítica y se comparan los resultados obtenidos. Posteriormente se resuelven dos ejemplos de estructuras con un mayor número de elementos. Se concluye que la herramienta resuelve correctamente problemas estructurales con no linealidad geométrica.