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Información general

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Joan Triadó Aymerich

trimestre: Tercer trimestre

Créditos: 6

Profesorado: 

Klara Vékony Jarecsny

Curso académico: 2025

Curso de impartición: 3

Lenguas de impartición

  • Catalá
  • Castellano
  • Inglés

La lengua del curso es el español. Los apuntes del curso están escritos y las clases magistrales se impartirán en castellano, pero todos los trabajos, informes, exámenes etc. se pueden presentar en cualquiera de los tres idiomas (catalán, castellano o inglés).

Competencias / Resultados de aprendizaje

Competencias específicas

  • K17. Explicar los fundamentos de la electrónica analógica.

  • S17. Utilizar técnicas de representación gráfica en el diseño tridimensional en la ingeniería.

  • S29. Aplicar la capacidad de análisis crítico, de autoconocimiento, de inteligencia emocional y de aprender a aprender para resolver las situaciones a las que debe enfrentarse en el ámbito personal o profesional.

  • S41. Seleccionar e identificar las fuentes de información más veraces y pertinentes para cada situación y ámbito de especialidad, así como utilizar las tecnologías de la información para difundir y crear contenido.

Presentación de la asignatura

1. Introducción a la Modelización y Simulación en Ingeniería Mecánica. Tipo de modelos. Modelos físicos, modelos matemáticos analíticos, modelos matemáticos numéricos. "Lenguaje" de modelización.

2. Métodos matriciales para estructuras de barras. El Método de la Rigidez (Direct Stifness Method): Conceptos de matrices de rigidez, fuerzas y desplazamientos nodales. Conceptos de sistemas de coordenadas locales y globales. Conceptos de acoplamiento de matrices. Condiciones de contorno y métodos de aplicación de las mismas. Programación de los métodos matriciales para simulación estática del comportamiento de estructuras de barras expuestas a cargas externas.

3. La introducción al MEF (Método de Elementos Finitos). Principio de los Trabajos Virtuales (PTV). Progamación de los modelos numéricos con elementos 1D. Programación de códigos sencillos para simulación de problemas 1D a través del MEF.

Elasticidad bidimensional (2D): hipótesis de la tensión plana y de la deformación plana. Funciones de forma lineales. Modelización de las fuerzas repartidas. Discretizació de elementos finitos: el mallado. Elementos finitos triangulares y cuadriláteros de tres y cuatro nodos. Elementos Lagrangianos de 6 y 8 nodos.

4. Elementos avanzados (beam, plate, membrane, ...). Principio de los Trabajos Virtuales (PTV) en 3D. Funciones de forma lineales en 3D. Simplificación de modelos tridimensionales por problemas simétricos.

5. Simulación de mecánica de fluidos y transferencia de calor (CFD)

 

 

 

Contenidos

El contenido de la asignatura está dividido en temas:

1. Introducción a la Modelización y Simulación en Ingeniería Mecánica.

2. Métodos matriciales por simulación numérica

  1. Métodos Matriciales: Direct Stifness Method.

  2. Direct Stifness Method por elementos barra (braguero).

3. MEF (Método de Elementos Finitos)

  1. Principio de los Trabajos Virtuales (PTV)

  2. Programación de los modelos numéricos MEF en 1D.

  3. Elementos Triangulares.

  4. Elementos Cuadriláteros.

  5. Elementos Lagrangianos de 6, 8 y 9 nodos.

4. MEF 3D - Plástico

  1. Elementos estructurales avanzados 2D y 3D (beam, plate, membrane).

  2. MEF por problemas 3D.

5. Modelos Híbridos y Avanzados

  1. modelos Híbridos

  2. modelos Avanzados

  3. CFD

Actividades y sistema de evaluación

La asignatura se aprueba realizando prácticas, trabajos de curso y nota de exámenes.

Las prácticas tendrán un peso total de 20% en la nota final.

El examen escrito incluye preguntas sobre conceptos teóricos que podrán ser evaluados durante el curso y uno o varios problemas prácticos. La nota de examen tendrá un peso del 30% sobre la nota final.

Habrá dos trabajos de curso:

  • El primer trabajo de curso consistirá en la modelización geométrica en CAD de un sistema, mecanismo o pieza, el planteamiento de las condiciones de contorno y cargas a las que estará sometido / a en sus condiciones de trabajo y la posterior simulación numérica y análisis de resultados, con propuestas de mejora, en su caso. Habrá también realizar los planos 2D de la o las piezas implicadas en el mecanismo. El trabajo tendrá un peso del 25% sobre la nota final de curso.

  • El segundo trabajo de curso consistirá en la realización de un modelo para la optimización y/o simulación numérica de problemas. El trabajo tendrá un peso del 25% sobre la nota final del curso.

Es necesario la obtención de una calificación mínima de 40/100 en cada uno de los conceptos evaluables para que se realice la nota media.

La asistencia a clases es obligatoria.

En caso de no llegar a la nota mínima con la ponderación de las actividades y el examen existe la posibilidad de realizar un examen de recuperación.

Bibliografía

Básico

Introduction to Finite Element Method, lecture notas of the course by C. Felippo

Martin J. Haigh: An Introduction to computer-aided design and manufacture, Oxford, 1985.

Modelling and simulation fundamentales, J. Sokolowksi, C. Banks, Wiley, 2010

 

Oñate, Eugenio (1992). Cálculo de Estructuras miedo el Método de los Elementos Finitos. Ed. CIMNE.

Thompson EG Introduction to the finite element method: theory, programming and applications ..

Complementaria

Shigley, JE Simulation of mechanical systems: an introduction. 1967. New York: McGraw-Hill