EL MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO EN LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

La riqueza de un país está directamente relacionada con su infraestructura. Las vías de comunicación, los edificios, las plantas tratadoras de aguas, las industrias para la transformación de bienes, las plantas productoras de energía, etc., integran dicha infraestructura y, en su mayoría, se componen principalmente de obras civiles y equipos. El diseño de cada uno de los elementos que integran estos ejemplos de infraestructura debe tomar en cuenta sus condiciones particulares. Por ejemplo, un silo de una planta procesadora de alimentos debe diseñarse
considerando su exposición sísmica o eólica, así como las características del material que almacenará. Un tanque de una industria también deberá tomar en cuenta sus condiciones sísmicas y eólicas al igual que las características del fluido que contiene. Lo mismo sucede con otras estructuras y equipos: las aspas de un generador eólico de electricidad, una antena, una torre de transmisión de energía eléctrica, etc. El diseño de todos estos elementos requiere el análisis de esfuerzos, fuerzas y/o desplazamientos ocasionados por las distintas acciones que pueden actuar sobre ellos (pesos, cambios de temperatura, aceleraciones de su base, presiones de viento, etc.). Dentro de la ingeniería, el método del elemento finito (MEF) es un método numérico de análisis que permite obtener los elementos necesarios para el diseño de estos elementos estructurales. El método integra conceptos de matemáticas, teoría de elasticidad y análisis numérico, principalmente. Aun cuando el MEF también se emplea para el estudio de fluidos, campos magnéticos, etc., este libro describe los conceptos básicos para comprender las bases del MEF con un enfoque hacia el análisis de esfuerzos y de desplazamientos de estructuras (edificios, aviones, automóviles, túneles, tanques, puentes, torres, etc.). También presenta e ilustra con ejemplos: el método de Rayleigh-Ritz, los métodos de residuos pesados, interpolación y funciones de forma, elementos isoparamétricos, estados planos, sólidos de revolución, placas, análisis tridimensional y solución de sistemas de ecuaciones algebraicas. El conocimiento de estos temas no sólo ayuda a comprender las bases en las que se sustentan los programas de análisis con elementos finitos, sino que también contribuye a adquirir el criterio para modelar las estructuras que se analizan, así como para interpretar y valorar los resultados que se obtienen de ellos. El libro está enfocado para ser utilizado en los últimos semestres de carreras de ingeniería civil e ingeniería mecánica y/o a los primeros semestres de maestrías de estructuras, mecánica, aeronáutica, etc.

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