Estudio comparativo entre el módulo de elementos finitos de CATIA V5 y ANSYS Workbench

Abstract

Actualmente, se utilizan herramientas de simulación FEM para la resolución de problemas ingenieriles en lugar de utilizar prototipos físicos que resultan muy costosos. El abanico comercial de programas es cada vez más extenso: NASTRAN, ANSYS, CATIA, ABAQUS, FEMAP, etc. El uso de un software u otro depende de muchos factores (facilidad de uso, variedad de herramientas…). Sin embargo, se disponen de pocos estudios que comparen la funcionalidad de dichos programas para simular una misma pieza, revelando si existe alguna diferencia en los resultados. En el presente trabajo se realiza una comparativa entre el módulo FEM de CATIA V5 y ANSYS Worbench, ampliamente utilizados en la industria. De este modo, se definen bajo qué circunstancias (geometrías, cargas…) un software resulta más favorable que otro. Con ello, el proyecto ofrece una breve introducción del Método de los Elementos Finitos y de sus bases matemáticas, así como una descripción general de ANSYS Worbench y el módulo FEM de CATIA. Seguidamente, se describen de forma detallada las piezas bajo estudio y condiciones de simulación, para finalmente proporcionar los resultados y su discusión. Con objeto de facilitar el cálculo, se han elegido piezas con geometrías sencillas para realizar el estudio: una placa cuadrada, un fragmento de tubería, una pieza soporte con taladros, la cabeza de un taladro, y una llanta de un vehículo. En cuanto a las solicitaciones, estas también son de carácter general: Presión, Cargas Puntuales y Acción de Temperatura. Las variables bajo análisis son desplazamientos, tensión de Von Mises y tensión máxima principal. Tras obtener los resultados de la simuación en CATIA V5 y ANSYS Workbench, los resultados revelan que CATIA V5 proporciona resultados más bajos en términos de tensiones y desplazamientos, siendo más idónea su utilización cuando se desean sobredimensionar componentes en el lado de la seguridad. La discrepancia de las tensiones en un software respecto a otro es significativa; sin embargo, para conocer el orden de magnitud de estas, la selección de ANSYS Workbench o CATIA V5 resulta indiferente. De forma general, ANSYS Workbench ofrece mayor potencial para modificar el mallado de los componentes. Asimismo, permite la simulación simultánea de varias solicitaciones independientes, agilizando el proceso. Este no es el caso de CATIA V5, que presenta otras limitaciones añadidas (el material ha de ser elástico y lineal, las deformaciones pequeñas, etc.). Por otra parte, CATIA V5 ofrece muchas más herramientas a la hora de modelar una pieza de carácter más complejo.