Las fuentes principales de no linealidades estructurales que se encuentran en las aplicaciones prácticas son las siguientes:
No linealidades geométricas
En el análisis de elementos finitos no lineales, una fuente principal de no linealidades se debe al efecto de grandes desplazamientos en la configuración geométrica general de las estructuras. Las estructuras que están siendo sometidas a grandes desplazamientos pueden tener cambios significativos en su geometría debido a las deformaciones inducidas por la carga que pueden causar que la estructura responda de forma no lineal en un modo de rigidización y/o ablandamiento.
Por ejemplo, las estructuras tipo cable muestran generalmente un comportamiento de rigidización al aumentar las cargas aplicadas mientras que los arcos puede experimentar ablandamiento seguido de rigidización, un comportamiento que se denomina pandeo snap-through.
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| Estructuras tipo cable |
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| Pandeo snap-through (pérdida violenta de estabilidad geométrica) |
No linealidades de material
Otra fuente importante de no linealidades deriva de la relación no lineal entre la tensión y la deformación unitaria que ha sido reconocida en varios comportamientos estructurales. Varios factores pueden causar que el comportamiento del material sea no lineal. La dependencia de la relación tensión-deformación unitaria del material en el historial de carga (como en el caso de los problemas de plasticidad), la duración de la carga (como en el caso del análisis de fluencia) y la temperatura (como en el caso de la termoplasticidad) son algunos de estos factores.
Esta clase de no linealidades, conocidas como no linealidades materiales, puede idearse para simular dichos efectos que son pertinentes a aplicaciones diferentes a través del uso de relaciones constitutivas.
El límite de las conexiones entre vigas-columnas durante los terremotos es una de las aplicaciones en las que pueden producirse las no linealidades materiales.
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| Conexiones entre vigas-columnas |
No linealidades de contacto
Una clase especial de problemas no lineales está relacionada con la naturaleza cambiante de las condiciones de contorno de las estructuras que intervienen en el análisis durante el movimiento. Esta situación se presenta en el análisis de problemas de contacto.
El pandeo de estructuras, los contactos de los dientes de los engranajes, los problemas de empalme, las conexiones roscadas y los sólidos de impacto son varios ejemplos que necesitan la evaluación de los contornos de contacto. La evaluación de los contornos de contacto (nodos, líneas o superficies) se puede lograr utilizando elementos de separación (contacto) entre los nodos en los contornos adyacentes.
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| El pandeo de estructuras |