Abstract

CASTANEDA-BALDERAS, Rubén; DIAZ-DIAZ, Alberto; DOMINGUEZ-ALVARADO, Axel Fernando  and  MARTINEZ-MORFIN, Claudio Iván. Soluciones de Ecuaciones Diferenciales por Elemento Finito (SEDEF). Ing. invest. y tecnol. [online]. 2020, vol.21, n.1, e00002.  Epub Aug 03, 2020. ISSN 2594-0732.  https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2020.21n1.002.

En este trabajo se expone el desarrollo de la primera versión de un software amigable de elemento finito gratuito y de código abierto llamado SEDEF ©, el cual propone y resuelve un sistema de ecuaciones diferenciales generales dependientes de dos dimensiones, una espacial y una temporal. Estas ecuaciones se proponen de tal manera que se puedan modelar diferentes fenómenos físicos. Cabe mencionar que se da solución a la parte espacial de las ecuaciones generales mediante el método del elemento finto y a la temporal por medio del método BDF (“Backward Differentiation Formula”), lo que resulta en sistemas de ecuaciones lineales con matrices dispersas. Estos sistemas son programados y resueltos en el lenguaje C++; el álgebra de matrices dispersas se soluciona a través de la librería CSparse creada por Timothy A. Davis (2006). El software está dotado de una interfaz gráfica intuitiva y fácil de manejar programada en RAD Studio XE, la cual permite tener un módulo exclusivo para problemas de transferencia de calor, un módulo para problemas de vigas de Euler en un plano y un módulo general donde el usuario puede adaptar sus propias ecuaciones constitutivas para problemas particulares unidimensionales. La validación del software se hace a través del planteamiento de tres problemas: uno matemático, otro de transferencia de calor y un último de vigas en el plano. En estos, la solución de SEDEF se compara con soluciones analíticas y los resultados del software comercial de elementos finitos COMSOL Multiphysics. El fin que persigue SEDEF es el de dotar a las instituciones educativas de una herramienta que ayude en el entendimiento de matemáticas, física y varias ramas de ingeniería gracias a la resolución de ecuaciones y la interfaz gráfica amigable para las etapas de preprocesamiento y postprocesamiento de resultados.

Keywords : Software; elementos finitos; ecuaciones diferenciales; vigas; transferencia de calor.

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