Las 10 mejores publicaciones de análisis estructural
La utilización del método de elementos finitos en análisis estructurales está bastante consolidada, pero en los últimos años los avances tecnológicos de los principales softwares comerciales y la disponibilidad de hardware de alto rendimiento, diversos fenómenos no lineales podrán ser representados en los más diversos tipos de análisis.
Al mismo tiempo, teniendo en cuenta el crecimiento del uso del método de elementos finitos en asociaciones de proyectos, como ASME, BS, API, DNV, etc. elaboraron códigos y normas de proyectos donde se presentan metodologías de solución utilizado métodos computacionales, muchas veces en sustitución a las reglas y estandarizaciones constructivas, como es el caso de ASME VIII División 2 que posibilita el proyecto del equipamiento por cálculo de voltajes, muchas veces solamente posible por el método de elementos.
Además del proyecto de equipos nuevos, hay códigos de proyectos que permiten la evaluación de equipos en operación, como API 579/ ASME FSS-1, que en su nivel más elevado de evaluación orientan la solución por el método de elementos finitos. Las soluciones previstas por estos códigos presentan procedimientos para análisis lineales y no lineales, como puede observarse en la reciente DNV-RP-C208.
Observadas las décadas de desarrollo y utilización del método de elementos finitos en proyectos estructurales, en este artículo se presentan algunas referencias bibliográficas importantes que pueden ayudar a los ingenieros en los más recurrentes tipos de análisis.
Elementos Finitos:
El desarrollo del método de elementos finitos se presenta en forma detallada y con profundidad matemática por Bathe, siendo una de las principales referencias en la presentación del método de elementos finitos. El libro de Segerlind se presenta con el formalismo matemático necesario para presentar el método, pero con un lenguaje más directo, centrándose en la solución matricial y con muchos ejemplos de implementación del método, un libro teórico, pero con la dinámica y objetividad necesaria de una referencia técnica para uso en ingeniería.
1) Bathe, K. J., Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, 1982.
2) Segerlind, Larry J., Applied Finite Element Analysis, John Wiley &Sons, Inc., 1984.
Plasticidad:
Con una revisión de los conceptos básicos de la mecánica constante en el libro de Kachanov, se presentan modelos elatoplásticos y la presentación de conceptos fundamentales para la comprensión de conceptos de estado plano de voltaje, deformación y fenómenos como shakedown. En este libro diferentes modelos de plasticidad se desarrollan en forma detallada, estando los modelos (y desarrollo) presente en los principales softwares comerciales
3) Kachanov, L.M., Fundamentals of the theory of plasticity, Dover Publications, Inc.2004.
Inelasticidad y modelos constitutivos:
En el libro de Simo y Hugles se presentan diferentes modelos constitutivos de materiales no elásticos y de mecánica daño, permitiendo representar fenómenos acoplados. En este libro hay varios ejemplos de como implantar las ecuaciones constitutivas en algoritmos de análisis. El libro de Lemaitre e Chaboche puede ser considerado uno de los libros más completos de la mecánica de sólidos, presenta principios de las discordancias, permitiendo la compresión de la deformación plástica, introduciendo el concepto de mecánica de procesos continuos y termodinámicos, modelos de plasticidad y viscoplascidad, presentando la mecánica de fractura clásica hasta el estudio de modelos con daños. Algunos modelos de daños presentado por Chaboche se puede utilizar para predecir la degradación de material, ampliar el conocimiento de la mecánica tradicional de fractura. De esta manera, el libro de Chaboche también es una excelente referencia para el análisis de fatiga y de fractura.
4) Simo, J.C. Hugles, T. J. R., Computacional Inelasticity, Springer, 1997.
5) Jean Lamaitre, Jean-Luis Chaboche, Mechanics of solid material, Cambridge University Press, 2002.
Soldadura
En este libro se presentan los distintos modelos de representación de la fuente de calor asociada con el proceso de soldadura por fusión, además de describir los fenómenos acoplados término estructural presente en un proceso de soldadura. Los detalles del desarrollo de los modelos, los diversos ejemplos de implementación en softwares numéricos y la vasta historia de la validación experimental hacen de este libro la más importante referencia en el desarrollo y evaluación de los efectos estructurales a largo plazo del proceso de soldadura.
6) Goldak, John A., Akhlaghi Mehdi, Computational Welding mechanics, Springer, 2005
Análisis de fatiga y fractura
Uno de los mejores y más respetadas publicaciones en el campo de la mecánica de la fractura, el libro de Anderson, presenta en detalle y claramente la mecánica de fractura, ya que el proceso de iniciación de los modelos aplicados a la solución no lineal, además de los modelos de tolerancia al daño, también se presenta el concepto de fatiga y acumulación de daño
El Dr. Aderson y es el autor principal de la API / ASME Aptitud para el Servicio Estándar (API 579), e incluye en este libro diferentes buenas prácticas de diseño de proyectos, incluyendo las mejores prácticas para el análisis a la luz de la mecánica de fractura utilizando análisis numérico por elementos finitos.
7) T. L. Anderson, Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, Fourth Edition, CRC Press, 2017.
Análisis térmico
El libro preparado por Holman introduce los fundamentos de la transferencia de calor en forma simple, por lo que es una gran referencia para los fenómenos térmicos presentes en varios proyectos de ingeniería.
8) Holman J.P. , Transferencia de Calor, McGraw-Hill, 1983.
Análisis dinámico
El libro está dedicado a la presentación de los diferentes análisis dinámicos lineales y no lineales en el contexto del método de Elementos Finitos, destacando en forma didáctica, los aspectos teóricos de los diferentes modelos en cada uno de los mismos. Uno de los pocos trabajos para destacar, exclusivamente, todos los análisis dinámicos en softwares comerciales de elementos finitos.
9) Petyt, M. Introdution to Finite Element Vibration Analysis, Second Edition, Cambridge University Press, 2015.
Análisis explícito
El libro presenta una introducción a los métodos y teoría de elementos finitos no lineales también cuenta con algunos métodos avanzados que se han desarrollado recientemente como XFEM, teoría del continuo para multirresolución y plasticidad cristalina basada en la densidad de desplazamientos. También presenta un tratamiento riguroso y detallado de la mecánica de los sólidos no lineales y cómo aplicarla en el análisis de elementos finitos.
10) Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran, Khalil Elkhodary, Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures, 2nd Edition, Wiley, 2013.
