The Examples of Numerical Solutions in the Field of Military Technology

Los ejemplos de soluciones numéricas en el campo de la tecnología militar

El documento se basa en trabajos anteriores de los autores, presentados. El área de interés de los autores se basa en soluciones numéricas de campos eléctricos, magnéticos o mecánicos. Los métodos numéricos más conocidos son los elementos finitos y los elementos de frontera.

La aplicación de éstos se puede realizar con éxito en tecnologías especiales o equipos especiales como máquinas de alto par y baja velocidad adecuadas para manipuladores o robots que trabajen en entornos peligrosos y agresivos, actuadores de alta velocidad sin cojinetes diseñados para entornos agresivos y explosivos, así como el diseño y la optimización de puentes, pontones, etc. En los capítulos siguientes se presentan las bases del método de los elementos finitos (MEF) y una visión general de los resultados más importantes de los autores en este campo de interés. El aparato matemático utilizado conduce a resultados idénticos y compatibles que son independientes de la plataforma utilizada de software de aplicación informática.

1. Introducción

El método de elementos finitos se hace popular en la segunda mitad del siglo XX, cuando la potencia y la expansión de los ordenadores personales crecieron rápidamente. Los diseñadores son capaces de predecir el comportamiento de los objetos y tecnologías diseñadas y su predicción se basa en varias características comunes: definición de potencial, gradiente de potencial, propiedades de los materiales y densidad de campo. La afirmación anterior se basa en la suposición de que los diseñadores buscan la distribución del campo en diferentes esferas: problemas electrostáticos, problemas de distribución de la corriente, problemas magnetostáticos [3], y problemas estructurales, térmicos o de gravitación. La analogía entre las cantidades se puede encontrar, por ejemplo, en [1, 2]. Independientemente de la esfera resuelta, la base del problema puede definirse como:

Ec. (1)

donde k describe las propiedades del material utilizado, U representa la distribución potencial requerida, y Q la presencia de fuentes de campo. Sin embargo, incluso cuando la ecuación (1) parece ser muy simple y fácil de resolver, ocurre lo contrario.  Respetando los parámetros materiales (¡no tienen que ser constantes!), las condiciones límite, etc., la solución de (1) se hace cada vez más complicada y requiere una solución numérica (a veces también llamada: inexacta). La ecuación (1) describe la física diferente a través de las propiedades del material y los campos fuente utilizados Q, pero las herramientas matemáticas para la solución numérica son bastante iguales con una pequeña diferencia en el tratamiento de las propiedades del material, los campos fuente Q y el potencial desconocido U. Una de las consecuencias útiles es que podemos preparar la geometría  de los problemas resueltos en el mismo paquete de software CAD, independientemente de las bases físicas del problema.