Los modelos que no están restringidos de manera adecuada pueden trasladarse o girar libremente. Por lo general, cada componente posee 3 modos de traslación y rotación de sólidos rígidos. Para un ensamblaje, deben evitarse los 6 modos de sólidos rígidos de cada componente.
Los siguientes factores contribuyen a evitar los modos de sólidos rígidos:
- Restricciones de desplazamiento
- Propiedades de estudio (muelle blando y banderas de desahogo inercial)
- Condiciones de contacto
- Conectores
La opción de muelle blando se puede usar como herramienta preliminar para investigar la estabilidad. Se recomienda NO utilizar esta opción en el estudio final. El indicador de desahogo inercial se puede utilizar en ciertos casos cuando las cargas externas estén equilibradas.
Restricciones adecuadas para modelos sólidos
La deformación de un modelo sólido se define en su totalidad mediante 3 traslaciones en cada nodo. Las rotaciones de un modelo sólido se definen de manera implícita por medio de las traslaciones de los nodos. Si aplica una restricción fija a un sólido, los 3 grados de libertad (desplazamientos) de cada nodo que pertenecen a la arista, el vértice o la cara se restringen.
Ejemplo
Piense en un modelo sólido de un cubo:
- Si se fija un vértice, el modelo no es estable dado que puede girar alrededor del vértice fijo.
- Si se fijan dos vértices, el modelo no es estable dado que puede girar alrededor de la línea que conecta los dos vértices.
- Si se fija una arista, por lo general una arista recta, el modelo no es estable dado que puede girar alrededor de la arista fija.
- Si se restringen dos caras ortogonales en las direcciones normales, el modelo no es estable dado que puede deslizarse en la tercera dirección.
- Si se fijan tres vértices, el modelo es estable.
La fijación de un número de vértices a lo largo de una línea recta no resulta un procedimiento adecuado para estabilizar un modelo sólido.
- Si se fija una cara, el modelo es estable.
- Si se fija una arista y un vértice que no es parte de la arista, el modelo es estable.
- Si se restringen tres caras ortogonales en sus direcciones normales, el modelo es estable.
Como otro ejemplo piense en un cilindro vacío:
- Si se restringe una cara cilíndrica en dirección radial, el modelo no es estable dado que puede girar y deslizarse.
- Si se restringe una cara cilíndrica en dirección tangencial, el modelo no es estable dado que puede deslizarse en dirección axial.
- Si se restringe una cara cilíndrica en dirección tangencial y un vértice en dirección axial, el modelo es estable.
- Si se fija una cara, el modelo es estable.
Restricciones adecuadas para vaciados
La deformación de un modelo de vaciado se define en su totalidad mediante 3 traslaciones y 3 rotaciones en cada nodo. Las condiciones de las restricciones Inamovibles y Fijas son diferentes para los vaciados. El valor Inamovible establece las traslaciones en cero pero no restringe las rotaciones. El valor Fija establece todas las traslaciones y rotaciones en cero.
Ejemplo
Considere una chapa mallada con elementos de vaciado:
- Si un vértice se inmoviliza, el modelo no es estable dado que puede girar alrededor de este vértice.
- Si una arista se inmoviliza, el modelo no es estable dado que puede girar alrededor de esta arista.
- Si se fija una arista o más de un vértice, el modelo es estable.
NO se recomienda ejecutar modelos de vaciado con un vértice fijo. A pesar de que la fijación de un vértice en teoría estabiliza un modelo de vaciado, la simulación numérica puede producir resultados incorrectos.