¿Por qué todavía se usa la foto-elasticidad cuando los paquetes FEA disponibles pueden predecir la distribución del estrés con mayor precisión?

Answer 1

Está comparando una técnica experimental / post-diseño con una técnica analítica / pre-diseño o diseño. El otro punto es que FEA es basura en / basura y muy difícil de verificar si no sabe lo que está haciendo o si un algoritmo en particular no posee la fidelidad requerida para capturar un comportamiento en particular.

Por lo tanto, las distribuciones de estrés determinadas experimentalmente son siempre más útiles que la interpretación de alguien en el software.

La otra cosa es la experimentación de volúmenes y la inspección de piezas terminadas: la inspección basada en fotoelasticidad + procesamiento de imágenes le permite examinar grandes volúmenes de piezas en busca de defectos muy rápidamente; por lo tanto ideal para inspección de línea. Esto es particularmente crítico para las técnicas de unión utilizadas en aplicaciones militares. La fotoelasticidad se vuelve muy útil en la inspección de sistemas que requieren implementación humana (apriete / pares / presiones sobre tuercas / tornillos / remaches) y mantenimiento de piezas heredadas (donde no tiene acceso a diseños CAD).

El punto final es sobre el alcance restringido de FEA nuevamente: la mayoría de los sistemas reales tienen características que no pueden capturarse con precisión en un modelo CAD. Recuerde que está aproximando curvas / facetas / bordes utilizando splines y luego engrosando / simplificando y reduciendo los grados de libertad en el entorno físico de su modelo de manera adecuada hasta que el recuento de elementos se reduzca a algo que su entorno computacional pueda manejar. Esto es particularmente crítico para la multifísica: las soluciones a veces dependen del solucionador y del proceso (por ejemplo, calcular deformaciones térmicas antes de estimar las tensiones estructurales de esas deformaciones en lugar de resolver todos los estados simultáneamente).

Entonces, sí, FEA no puede capturar por completo los matices de la física que hacen que algo se comporte como lo hace.

Answer 2

Esta pregunta me recuerda una cita de Richard Feynman:

No importa cuán bella sea tu teoría, no importa cuán inteligente seas. Si no está de acuerdo con el experimento, está mal.

Esta es la razón por.

La validación final de toda la salida del software FEA es un resultado experimental consistente. Si un experimento controlado proporciona una distribución de estrés diferente, entonces, independientemente de lo sofisticado que sea un paquete de software, está mal, punto.

Los paquetes de FEA, con un nivel de sofisticación creciente, son cada vez más versátiles y especializados. Esto también significa que hay muchas formas posibles de equivocarnos. Por lo tanto, antes de implementar un resultado en una aplicación de la vida real, debe ser validado experimentalmente. La foto-elasticidad, en virtud de ser rápida, simple y precisa, es útil aquí.

También se debe pensar en materiales novedosos (que están siendo investigados activamente). Hace algún tiempo, estaba trabajando en gafas metálicas. A diferencia de los materiales convencionales, su comportamiento de fractura aún no se comprende exactamente. El alcance del proyecto consistió en ejecutar simulaciones ABAQUS para estudiar la distribución de tensiones en vidrios metálicos. Y la única forma de verificar nuestros resultados fue confirmarlos con los datos experimentales disponibles.

Por lo tanto, a pesar de nuestra mayor experiencia con los paquetes de software, nunca podemos socavar la importancia de los métodos experimentales, porque son la realidad que, en última instancia, nos esforzamos por simular.

[ Editar: No estoy implicando que FEA dé resultados teóricos, en cambio, digo que los resultados más autorizados son siempre los que provienen de un experimento. ]

Answer 3

Porque si ya está 1. cómodo y hábil con la foto-elasticidad y 2. trabajando en partes planas donde es aplicable y 3. si tiene el material, las herramientas, la luz y los polarizadores, entonces es rápido, simple y le da una idea cualitativa en gran medida correcta de dónde están sus tensiones y el efecto de los elevadores de tensión en su diseño. Esto le permite iterar en la dirección correcta o determinar si está encajonado y no puede mejorar la forma o la distribución del material en su parte. Con la integración de Cosmos en SolidWorks como FEA incrustado en CAD, la alternativa FEA también se ha vuelto muy simple. Foto-elasticidad y FEA son solo herramientas. Es su elección cuándo y dónde usarlos. Mi preferencia es FEA, pero otros pueden obtener buenos resultados con la foto-elasticidad.