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de Universidad Tecnológica Nacional - UTN BA

El Método de los Elementos Finitos como Herramienta de Cálculo y Diseño en Ingeniería – Nivel Básico

Fecha de inicio Fecha de inicio 12/04/2018
Precio Precio
US$  308,00

Duración Duración: 3 Meses - 120 hs. -
Modalidad y tipo de curso Tipoy Modalidad: Curso Online A distancia
El curso le permitirá al alumno conocer los conceptos básicos del método de los elementos finitos aplicado a problemas simples de transferencia de calor y de análisis estructural. La metodología del curso hará énfasis en el estudio de problemas aplicados, a través del uso de los respectivos programas, por lo que le brindará a los participantes la capacidad de articular la teoría con la práctica, sin dejar de lado la interpretación física y fenomenológica de los problemas planteados.
Este curso introductorio servirá como base sólida sobre la cual construir el estudio posterior de temáticas de mayor complejidad, en donde la profundidad de los análisis efectuados y el nivel de los problemas presentados tenderán a ser creciente y más cercana a la realidad.
El curso es profundo y directo, sin dejar de lado la practicidad y la agilidad requerida por los tiempos actuales. Se trata de una instancia de formación donde cada tema teórico encuentra su aplicación directa a muchos de los problemas que a diario deben resolver el técnico especializado y el ingeniero.

Destinatarios

Alumnos de las carreras de ingeniería, Ingenieros de todas las especialidades, técnicos especializados con experiencia en diseño, dimensionamiento y/o verificación de componentes estructurales, arquitectos y proyectistas

 

Objetivo General

Que los participantes logren sólidos conocimientos tanto teóricos como prácticos del método de los elementos finitos aplicados a problemas térmicos y de análisis estructural.

Objetivos Específicos

Que los participantes:
Logren aplicar el método directo de la rigidez a problemas estructurales y comprendan sus fundamentos para aplicarlo eficazmente a sistemas discretos.

Entiendan los fundamentos del método de los elementos finitos en sistemas continuos de 1D, 2D y 3D. Las aplicaciones estarán centradas en el análisis de problemas térmicos y estructurales analizados de manera individual y acoplada.

Adquieran los criterios necesarios para lograr la correcta aplicación del método a diferentes problemas de ingeniería.

 

Requisitos

En el caso de los técnicos y proyectistas se recomienda tener un conocimiento adecuado de las herramientas básicas de análisis matemático y de álgebra, como así también contar con sólidos conocimientos de física general y de programación a nivel básico.

 

Temario

Módulo I: Introducción a la Resolución de Sistemas Estructurales Discretos

  • Unidad 1: Generalidades
    • 1.1. Sistemas discretos y sistemas continuos. Características y diferencias.
    • 1.2. Descripción del MEF.
  • Unidad 2: Análisis matricial de estructuras discretas. 
    • 2.1. El método directo de la rigidez.
    • 2.2. Elemento viga en 2D, matriz de rigidez.
    • 2.3. Rotación y ensamblaje de matriz de rigidez y del vector de fuerzas.
    • 2.4. Imposición de condiciones de contorno.
    • 2.5. Reducción del sistema y obtención de los grados de libertad incógnitas del problema. Comparación con resultados analíticos obtenidos por teorías de la resistencia de materiales.
  • Unidad 3:Aplicación del método a través de herramientas informáticas.
    • 3.1. Implementación del método en casos simples a través de un programa de cálculo simbólico (SMath).
    • 3.2. Implementación del método por medio de la programación de subrutinas y algoritmos específicos en programas de cálculo numérico (Scilab). Desarrollo e implementación de los algoritmos. Resolución de problemas.
  • Unidad 4: Análisis y resolución de problemas estructurales con programas específicos.
    • 4.1. Resolución de problemas de estructuras discretas por medio de programas profesionales y específicos.
    • 4.2. Extensión a problemas en 3D.
    • 4.3. Resolución de casos típicos y ejemplos.

Módulo II: Sistemas Estructurales Continuos en 1D (MEF)

  • Unidad 1: Análisis de sistemas continuos. Introducción al método de los elementos finitos.
    • 2.1. Objetivos del método. Diferencias con el método de diferencias finitas.
    • 2.2. Forma fuerte y forma débil de un problema de valores de contorno.
    • 2.3. Tipos de discretización de las geometrías (métodos tipo p y tipo h)
  • Unidad 2: Aplicaciones a problemas 1D (Ec. de Poisson)
    • 2.1. Problema de Poisson: obtención de la forma débil a partir de la ecuación diferencial del problema (forma fuerte). El método de los residuos ponderados.
    • 2.2. Repaso de los diferentes problemas físicos descritos por la ecuación diferencial de Poisson.
    • 2.2. Análisis detallado del problema de conducción de calor en sólidos. Condiciones de contorno de Dirichlet y Neumann.
    • 2.3. Funciones de forma lineales y cuadráticas 1D. Análisis del error, comparación entre los diferentes tipos de discretización y la solución analítica del problema.
    • 2.4. Proceso de ensamblaje de las matrices de rigidez y vectores elementales.
  • Unidad 3:Aplicaciones a problemas 1D (Vigas discretizadas)
    • 3.1. Aplicación del método de los elementos finitos a problemas estructurales en 1D. Formas fuerte y débil de problema.
    • 3.2. Discretización de la forma débil, funciones de forma y condiciones de contorno.
    • 3.3. Análisis de barras y vigas a tracción y bajo flexión. Grado de integrabilidad de las funciones de forma.
    • 3.4. Análisis de los resultados y del error para diferentes niveles de discretización.
  • Unidad 4:Temas avanzados sobre elementos finitos en 1D
    • 4.1. Formulación isoparamétrica de la forma débil del problema.
    • 4.2. Integración numérica mediante la cuadratura de Gauss.
    • 4.3. Elementos de mayor orden (n nodos).
    • 4.4. Análisis de estabilidad y convergencia del método. Tipos de error.

Módulo III: Sistemas Estructurales Continuos en 2D (MEF)

  • Unidad 1:El FEM en problemas 2D (Ec. de Poisson)
    • 1.1. Obtención de la forma débil de problema a partir de la forma fuerte del problema. Aplicación del método de los residuos ponderados.
    • 1.2. Aplicación al problema de conducción de calor en sólidos. Condiciones de contorno de Dirichlet y Neumann.
    • 1.3. Funciones de forma lineal y cuadrática en elementos triangulares y cuadriláteros.
    • 1.4. Formulación isoparamétrica e integración numérica mediante la cuadratura de Gauss.
  • Unidad 2:El FEM en problemas 2D (Elasticidad lineal)
    • 2.1. Fundamentos de mecánica de medios continuos. Desplazamiento, deformación, tensión. Ley constitutiva del material elástico lineal.
    • 2.2. Elasticidad en 2D. Obtención de la forma débil del problema, Principio de Trabajos Virtuales.
    • 2.3. Formulación de problemas de tensión y de deformación plana. Ejemplos.
    • 2.4. Formulación isoparamétrica e integración numérica mediante la cuadratura de Gauss.
  • Unidad 3:Análisis y resolución de problemas estructurales con programas específicos.
    • 3.1. Formulación de problemas axisimétricos (sólidos de revolución). Ejemplos.
    • 3.2. Formulación isoparamétrica e integración numérica mediante la cuadratura de Gauss.
    • 3.3. Elementos de mayor orden: Lagrangeanos y Serendípitos.
  • Unidad 4: Análisis y resolución de problemas estructurales con programas específicos.
    • 4.1. Resolución de problemas por medio de programas profesionales y específicos.
    • 4.2. Estudio de problemas típicos.
    • 4.3. Postproceso y análisis de los resultados obtenidos.

Metodologia

Red Tecnológica, brinda postgrados, carreras, diplomaturas y cursos a distancia, pero con compromiso humano: “Educación sin distancias!. Es por ello que durante los cursos, se utilizarán diversas herramientas dentro del Campus Virtual que faciliten al docente la enseñanza y le brinden una experiencia de aprendizaje completa y didáctica al estudiante.
Durante el transcurso de la cursada se compartirá material de lectura y bibliografía para generar intercambios, debates y consultas en los foros. Las conversaciones en los foros son públicas por lo que tanto tutores como alumnos podrán responder consultas para así incentivar al aprendizaje colaborativo guiado por los docentes.
De igual forma se llevarán a cabo clases en tiempo real por medio del AVS, Aula Virtual Sincrónica. Y se realizarán evaluaciones de selección múltiple, autoevaluaciones, ejercicios prácticos y análisis de situaciones o casos en contextos acordes a la especialidad, tema y el objetivo del curso.

 

Certificacion

A todos los participantes que hayan aprobado el curso cumpliendo con todos los requisitos establecidos, se les extenderá un certificado de la Secretaría de Cultura y Extensión Universitaria, FRBA, UTN. Aquellos que aun habiendo participado activamente en los foros y realizado las actividades prácticas no cumplimentaran los requisitos de evaluación, recibirán un certificado de participación en el curso.

Modalidad

Todas las cursadas de nuestros postgrados, carreras, diplomaturas y cursos online se desarrollan a través del Campus Virtual. Dentro del Campus, los estudiantes participarán de una experiencia educativa cooperativa en la que se implementan diversas herramientas y actividades:

  • Clases en tiempo real: De manera concensuada, los docentes y alumnos podrán encontrarse en el Aula Virtual Sincrónica, AVS. Esta clase en tiempo real será utilizada para el dictado de materia o resolución de dudas cuando el docente crea conveniente. Estas clases no son obligatorias y quedan grabadas en el Campus para su descarga y visualización posterior.
  •  Foros de discusión: Los foros de discusión permiten a los participantes interactuar con el docente y con sus compañeros de cursada. Esta herramienta servirá de medio para desarrollar asignaciones, participar en debates con otros alumnos  y presentar dudas o consultas al tutor.
  • Material de lectura y apoyo: El docente compartirá, en el Campus Virtual, toda la bibliografía, material de apoyo y anexos que sean necesarios para el cursado. Todo el material compartido podrá ser descargado del Campus Virtual.
  • Comunicación directa con el docente: Dentro del Campus Virtual, el alumno podrá disponer de una casilla de contacto privada por medio de la cual podrá consultar con su docente o tutor cualquier tema de estudio.  
  • Actividades de aplicación práctica: El tutor propondrá una diversidad de actividades que podrán ser voluntarias u obligatorias, donde deberán aplicar de manera práctica los conocimientos impartidos durante la cursada.
  • Evaluaciones semanales: Los docentes realizarán evaluaciones semanales para medir el nivel de conocimientos del grupo en general y reforzar así en caso de ser necesario algún tema.

Evaluacion

Los alumnos participantes de las diplomaturas y cursos a distancia podrán ser acreditados con una nota de participación o aprobación.
La calificación de participación de cada módulo indica que el alumno realizó el 75% de las actividades que fueron propuestas durante el curso, tales como:

  • Realización de exámenes de selección múltiple o de autoevaluación de cada unidad o módulo.
  • Participación en la clase virtual. La presencia durante el AVS no es obligatoria, sin embargo se evalúa la visualización y descarga posterior de la misma a fines educativos.
  • Aporte, participación e integración a las discusiones, debates y actividades propuestas en cada unidad didáctica
  • Revisión del material de las unidades de estudio. Con un cumplimiento de al menos 75%.

Se considerará la aprobación de cada módulo con la entrega del trabajo práctico final integrador. Este trabajo incluye y unifica todos los conceptos impartidos a lo largo de la cursada. La evaluación final obligatoria, tendrá un plazo de entrega límite dentro del calendario del curso. Su presentación se realiza a través del Campus Virtual y contará con una instancia única de recuperación, tras la cual los alumnos no podrán realizar más entregas.

Requisitos

En el caso de los técnicos y proyectistas se recomienda tener un conocimiento adecuado de las herramientas básicas de análisis matemático y de álgebra, como así también contar con sólidos conocimientos de física general y de programación a nivel básico.

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