DOI: http://dx.doi.org/10.26507/rei.v7n14.242

Enseñanza del método de los elementos finitos en ingeniería civil y mecánica utilizando el programa de computador a código abierto PEFiCA

Dorian Luis Linero Segrera, Diego Alexander Garzón Alvarado

Resumen


Este trabajo presenta las características del programa a código abierto PEFiCA, utilizado como herramienta para la enseñanza del método de los elementos finitos en ingeniería civil y mecánica. PEFiCA tiene como objetivo principal motivar, estimular y facilitar el aprendizaje del método de los elementos finitos aplicado a problemas específicos de mecánica de sólidos y de fluidos. El programa permite resolver la ecuación diferencial de campo bidimensional de Poisson que tiene aplicación a problemas de flujo irrotacional, infiltración del agua en suelos permeables, transferencia de calor y distribución de esfuerzos cortantes en barras sometidas a torsión.  Asimismo, el programa puede calcular el campo del esfuerzo y la deformación en un problema mecánico elástico lineal estático en condición plana de esfuerzos y en condición plana de deformaciones. Este tipo de problemas tienen gran aplicación ingeniería estructural, ingeniería mecánica y geotecnia. PEFiCA permite que el usuario observe, entienda e implemente cada una de las etapas de cálculo, tal que participe activamente en la elaboración del procedimiento principal a partir de las subrutinas prexistentes o mediante nuevas rutinas creadas por él mismo. PEFiCA ha sido utilizado en el aula de clase, por estudiantes de Ingeniería Civil y de Maestría en Ingeniería – Estructuras de la Universidad Nacional de Colombia, durante más de dos años. Los profesores indican que el programa facilita el vínculo entre la exposición de los conceptos básicos del método de los elementos finitos y su aplicación a problemas prácticos sin importar su tamaño. Además se concluyó que los usuarios de PEFiCA conocieron el interior del método de los elementos finitos, más allá del simple entrenamiento de introducir datos y observar resultados.

Palabras clave


método de los elementos finitos; programas de computador a código abierto; aprendizaje asistido por computador

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