PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Estructuras Aeroespaciales" INGENIERO AERONÁUTICO (Plan 2002) Departamento de Mecánica Med. Cont.,Tª.Estruc.e Ing.

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Estructuras Aeroespaciales" INGENIERO AERONÁUTICO (Plan 2002) Departamento de Mecánica Med. Cont.,Tª.Estruc.e Ing.Terr E.T.S. de Ingeniería DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Área: INGENIERO AERONÁUTICO (Plan 2002) 2002 E.T.S. de Ingeniería Estructuras Aeroespaciales Troncal/Formación básica 3º Anual 2 Mecánica de Medios Continuos y T. de Estructuras (Área responsable) Horas : 105 Créditos totales : Departamento: 10.5 Mecánica Med. Cont.,Tª.Estruc.e Ing.Terr (Departamento responsable) Dirección física: Dirección electrónica: OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Competencias: Competencias transversales/genéricas Capacidad de análisis y síntesis Conocimientos generales básicos Solidez en los conocimientos básicos de la profesión Habilidades elementales en informática Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes Curso de entrada en vigor: 2010/ de 5

2 Resolución de problemas Trabajo en equipo Capacidad para aplicar la teoría a la práctica Capacidad de aprender Competencias específicas Cognitivas(saber): Cálculo resistente de estructuras de distinta tipología. Caracterización dinámica de estructuras de barras. Introducción al método de los elementos finitos. Cálculo de la inestabilidad global en estructuras de barras. Procedimentales/Instrumentales(saber hacer): Modelización de estructuras mediante programas de ordenador basados en elementos finitos. Modelos de distintas tipologías estructurales para su análisis resistente. Actitudinales(ser): Fomentar actitudes y adquirir técnicas para una eficaz modelización de estructuras CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Descriptores: Estructuras planas articuladas. Estructuras de nudos rígidos. Método directo de la rigidez. Cálculo dinámico de estructuras. Análisis de estabilidad de estructuras. Placas. Método de los elementos finitos. Bloques temáticos (Dividir el temario en grandes bloques temáticos) En cada bloque temático, se pueden indicar los aspectos de contenido instrumentales y actitudinales que se van a entrenar) Estructuras planas de nudos articulados Estructuras de nudos rígidos. Método directo de la rigidez Cálculo dinámico de estructuras Inestabilidad global de estructuras de barras Placas gruesas y delgadas Introducción al método de los elementos finitos Temario desarrollado 1. CONCEPTOS BÁSICOS 1.1 Concepto y tipos de estructuras. 1.2 Proyecto-cálculo-construcción. 1.3 Realidad-modelo. 1.4 Principios del cálculo lineal. 1.5 Relaciones fundamentales. 1.6 Condiciones de Contorno. 1.7 Determinación e Indeterminación estática. 2. MATERIALES ESTRUCTURALES 2.1 Leyes de Comportamiento y propiedades mecánicas. 2.2 Acero, aluminio y aleaciones, hormigón armado, madera, materiales compuestos. 2.3 Datos históricos. 3. SISTEMAS RETICULARES PLANOS DE NUDOS ARTICULADOS 3.1 Tipología. 3.2 Principios del cálculo y diseño. 3.3 Teoría general. 4. CÁLCULO DE CELOSÍAS ISOSTÁTICAS 4.1 Cálculo de reacciones. 4.2 Método de los nudos. 4.3 Métodos de secciones. 4.4 Otros Métodos. 5. CÁLCULO DE CELOSÍAS HIPERESTÁTICAS 5.1 Teorema de los Trabajos Virtuales. 5.2 Método de Compatibilidad. 5.3 Cálculo de sistemas hiperestáticos. Curso de entrada en vigor: 2010/ de 5

3 6. CÁLCULO DE DESPLAZAMIENTOS EN CELOSÍAS 6.1 Cálculo mediante el Teorema de los Trabajos Virtuales. 6.2 Métodos tradicionales. 7. MÉTODO DE EQUILIBRIO 7.1 Método de equilibrio en celosías. 7.2 Generalización: Método de equilibrio en estructuras de barras. 8. CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS. CONCEPTOS BÁSICOS 8.1 Conceptos de Matriz de Rigidez-Matriz de Flexibilidad. 8.2 Discretización. 8.3 Sistemas de coordenadas. 8.4 Matrices de Rigidez elementales. 8.5 Transformación de coordenadas. 9. MÉTODO DIRECTO DE LA RIGIDEZ 9.1 Síntesis de la Matriz de Rigidez. 9.2 Condiciones de contorno. 9.3 Cálculo de esfuerzos en los elementos. 10. SISTEMAS GENERALES DE CARGAS 10.1 Cargas de barras Asientos de apoyos Cargas térmicas Falta de ajuste Pretensado. 11. SITUACIONES PARTICULARES 11.1 Apoyos no concordantes Apoyos elásticos Libertades en barras Rótulas Cálculo matricial incluyendo la deformación de las barras debida al esfuerzo cortante. 12. TÉCNICAS AUXILIARES DE CÁLCULO 12.1 Condensación Subestructuras Ligaduras entre desplazamientos. 13. CÁLCULO DINÁMICO DE ESTRUCTURAS DE BARRAS 13.1 Cálculo estático y dinámico como parte del método de los elementos finitos. Formulación del elemento. Formulación de la estructura Modelos para el cálculo dinámico. Masa de elementos no resistente. Masa estructural concentrada y congruente Vibraciones libres de sistemas con n grados de libertad. Frecuencias naturales y Modos de Vibración. Propiedades de los Modos de Vibración Vibraciones forzadas en sistemas con n grados de libertad. Análisis modal. Desacoplamiento de las ecuaciones. Condiciones iniciales. Amortiguamiento. Análisis espectral. 14. ESTABILIDAD EN ESTRUCTURAS DE BARRAS 14.1 Pandeo por flexión de piezas rectas. Teoría de Euler Pandeo global de estructuras. Modos de pandeo. Análisis de la estructura en segundo orden. Matriz de Rigidez Geométrica. Carga crítica-factor de pandeo. Formulación como Elementos Finitos. 15. PLACAS 15.1 Modelo de Kirchhoff para placas delgadas. Esfuerzos. Ecuaciones de equilibrio. Deformaciones. Ley de comportamiento. Ecuación de la deformada Cálculo de placas delgadas. Esfuerzos en cualquier dirección. Condiciones de contorno. Cálculo de algunos casos simples. Flexión pura, placas simplemente apoyadas. Métodos tradicionales Placas circulares. Esfuerzos. Ecuación de equilibrio. Deformaciones. Ley de comportamiento. Ecuación de la deformada. 16. MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS EN SISTEMAS CONTINUOS 16.1 Introducción. Modelos numéricos en la mecánica de los Medios Continuos. Discretización. Métodos de dominio-métodos de contorno. Teorema de los trabajos Virtuales en Elasticidad Sólidos elásticos. Formulaciones para un elemento. Formulación global del problema. Elementos, nodos, variables nodales. Interpolación Estudio del elemento. Coordenadas naturales. Funciones de forma. Familias de elementos Elementos isoparamétricos. Definición. Geometría. Matriz de Rigidez, Matriz de Masa, Vector de cargas Elementos finitos en placas. Modelos placa delgada-placa gruesa. Formulación para la Teoría de Kirchhoff. Condiciones de continuidad. Tipos de elementos Placas gruesas. Vectores de esfuerzos y deformaciones. Matriz de rigidez y vector de cargas. Comportamiento de elementos. Curso de entrada en vigor: 2010/ de 5

4 Comportamiento para placas delgadas. 17. PRÁCTICAS DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS CON ELEMENTOS FINITOS 17.1 Programas para el cálculo mediante elementos finitos. Programas disponibles comercialmente. Proceso, cálculo y postproceso. Posibilidades y limitaciones. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del primer cuatrimestre Clases teóricas 5 Clases de teoria en pizarra y con proyector. Clases de problemas en pizarra e interaccion con el alumnado. Exámenes Tipo de examen: Escrito Relación de actividades formativas del segundo cuatrimestre Clases teóricas 5 Clases de teoria en pizarra y con proyector. Clases de problemas en pizarra e interaccion con el alumnado. Prácticas de Laboratorio 2.0 Practicas de ensayos mecanicos en el laboratorio de estructuras Curso de entrada en vigor: 2010/ de 5

5 Prácticas informáticas 3.0 Familiarizacion y aprendizaje con programas de calculo de estructuras Exámenes Tipo de examen: escrito SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Técnicas de evaluación Los alumnos que cursen esta asignatura deberán acreditar sus conocimientos en dos aspectos diferentes: Contenido teórico y ejercicios de problemas de la asignatura. Se harán exámenes al final del período docente y en las convocatorias ordinarias y extraordinarias reguladas por el centro. Cálculo de estructuras mediante el programa de Elementos Finitos NASTRAN. Se realizarán prácticas tuteladas de carácter obligatorio en el Centro de Cálculo, la entrega de las memorias de los ejercicios desarrollados en las citadas prácticas y de dos ejercicios propuestos a los alumnos, se efectuarán en las fechas que se indiquen. Estas actividades y memorias se realizarán en grupos de dos alumnos. Criterios de evaluación y calificación Para aprobar la asignatura será necesario obtener una nota igual o superior a 5 puntos en cada parte (teórica y práctica). La nota final de la asignatura será la suma de las notas obtenidas en las partes teórica y práctica, con porcentajes del 90 y 10, respectivamente. Curso de entrada en vigor: 2010/ de 5