Las cargas compresivas y de tracción alteran la capacidad de una estructura para resistir el plegado. Las cargas compresivas disminuyen la resistencia al plegado. Este fenómeno se denomina suavizado de tensión. Por otra parte, las fuerzas de tracción aumentan la rigidez del plegado. Este fenómeno se denomina rigidización por tensión.
Para considerar los efectos de la carga de rigidización por tensión en el modelo seleccione Utilizar efecto de rigidización por tensión (Inplane) en el cuadro de diálogo Estático.
Al activar Efecto de rigidización por tensión (Inplane), las propiedades de rigidez pasan a ser una función tanto de las cargas estáticas como de la forma deformada. Una matriz de rigidez geométrica KG (también conocida como tensión inicial, matriz de rigidez diferencial o matriz de coeficiente de estabilidad) se agrega a la matriz de rigidez estructural convencional.
Los desplazamientos se calculan con respecto a la geometría original de la estructura y el cambio en la geometría solo se ve reflejado en la matriz geométrica de rigidez. También se asume que la magnitud y la dirección de las cargas permanecen corregidas y sus puntos de aplicación se mueven con la estructura.
Como la matriz de rigidez geométrica depende de los desplazamientos, el análisis estático lineal se realiza en dos etapas. En la primera, los desplazamientos {ui} se calculan usando la matriz de rigidez convencional [K]. En la segunda, la matriz de rigidez geométrica KG(ui)] se establece según los desplazamientos calculados {ui} y se agrega a la matriz de rigidez convencional [K] para resolver los desplazamientos nuevos, {ui + 1}. El sistema de ecuaciones para el análisis de la tensión estática lineal con la presencia de efectos de rigidización por tensión se puede describir como:
( [K] + [KG(ui) ]){ui+1} = {F}
La matriz de rigidez geométrica KG se crea a partir de las mismas funciones de forma que se usan para formar la matriz de rigidez convencional. Es simétrica, pero a diferencia de la matriz de rigidez convencional, no contiene los términos con módulos elásticos. Depende de la geometría del elemento, del campo de desplazamiento y del estado de la tensión. La matriz de rigidez geométrica KG es indefinida en general y por eso no se puede invertir.
Idealmente, los desplazamientos {ui + 1} se podrían utilizar para calcular la nueva matriz de rigidez geométrica [KG(ui + 1)] y, a partir de este punto, calcular otro conjunto de soluciones, {ui + 2}, etcétera. Las iteraciones se pueden llevar a cabo hasta que las soluciones sucesivas no difieran más de la tolerancia especificada. En Simulation, los efectos de rigidización por tensión activada se consideran solo al realizar una iteración.
Una solución precisa para considerar este efecto de cargas sobre la rigidez (capacidad de resistir cargas) requiere el uso de un análisis no lineal.
Si la carga en plano aplicada (de compresión) aparece junto a una carga de pandeo, las iteraciones pueden desviarse, lo que indica una inestabilidad. Dichos problemas garantizan el uso del análisis de pandeo. En el análisis de pandeo, la matriz de rigidez estructural general, que se compone de la matriz de rigidez normal y de la matriz de rigidez geométrica, pasa a ser una sola con respecto a los modos de pandeo.