Simulación numérica no lineal esfuerzo-deformación de la cubierta plástica de un invernadero a través del método del elemento finito

Abstract

En este trabajo se realizó una simulación numérica a través de método del elemento finito para conocer el comportamiento mecánico no lineal del polietileno de baja densidad, utilizado como cubierta plástica flexible en un invernadero tipo túnel, se consideraron cargas debidas al viento y peso del mismo, para la relación no lineal esfuerzo-deformación se tomó un modelo híperelástico, también se tomó en cuenta la no linealidad que presenta la geometría al estar sujeta a grandes deformaciones, se dedujo la ecuación de gobierno a partir del equilibrio interno y se obtuvo su forma débil a través del método de Galerkin. Para la geometría se utilizó una malla tetraédrica con 7201 nodos y 20103 elementos, se utilizaron datos del módulo de elasticidad E= 150 MPa y el coeficiente de Poison v=0.4 reportados en la literatura para el LDPE, para el cálculo de las cargas debidas al viento se utilizó el manual de diseño por viento de la comisión federal de electricidad, se utilizó el método de Newton-Raphson (N-R) para la solución del sistema de ecuaciones no lineales utilizando como primera aproximación la solución lineal, se logró la convergencia con 200 iteraciones obteniéndose desplazamientos máximos de 0.0349m y 0.0446m en el barlovento y arco superior respectivamente, para los esfuerzos utilizo el criterio de Von Mises y se obtuvieron los valores máximos de 10.616 MPa, 10.591MPa y los valores de máximas deformaciones equivalentes de 4.55% y 8.2049% en las zonas correspondientes anteriormente mencionadas, para la visualización de resultados se simulo un ciclo de carga, se realizaron los programas necesarios en el software MATLAB y el mallado se realizó en el software GMSH.