Resumen

Se presenta una formulación corotacional de elementos finitos para el análisis de grandes desplazamientos de estructuras planas de vigas y pórticos con gradiente funcional (FGSW). Se supone que las vigas y los bastidores están formados por un núcleo blando metálico y dos capas de piel simétricas funcionalmente graduadas. Para la deformación local se adopta la teoría de vigas de Euler-Bernoulli y la relación no lineal deformación-desplazamiento de von Kármán. La solución exacta de las ecuaciones de equilibrio no lineales para un segmento de viga se emplea para interpolar el campo de desplazamiento y evitar el bloqueo de membrana. Se utiliza un procedimiento incremental-iterativo en combinación con el método de control de longitud de arco para calcular las trayectorias de equilibrio. Los ejemplos numéricos muestran que la formulación propuesta es capaz de evaluar con precisión la respuesta de grandes desplazamientos con sólo varios elementos. Se lleva a cabo un estudio paramétrico para poner de relieve el efecto de la distribución del material, la relación entre el espesor del núcleo y la altura en el comportamiento ante grandes desplazamientos de la viga FGSW y las estructuras de armazón.

• Materias:Análisis Matemático Matemáticas Algebra Ingeniería Lógica matemática
• Subjects:Mathematical Analysis mathematics Algebra Engineering Mathematical logic
• Palabras claves:Formulación corotacional de elementos finitos; análisis de grandes desplazamientos; estructuras planas de vigas y marcos sándwich con gradación funcional; teoría de vigas de Euler-Bernoulli; relación no lineal deformación-desplazamiento de von Kármán; procedimiento incremental-iterativo; método de control de la longitud de arco; distribución de materiales; relación entre espesor del núcleo y altura; comportamiento ante grandes desplazamientos.
• Keywords:Corotational finite element formulation; large displacement analysis; planar functionally graded sandwich beam and frame structures; Euler-Bernoulli beam theory; von Kármán nonlinear strain-displacement relationship; incremental-iterative procedure; arc-length control method; material distribution; core thickness to height ratio; large displacement behaviour