UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA IT-8-ACM-02-R03 1 PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de : Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 30 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de : ( ) obligatoria ( X ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( X ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 Fecha de elaboración: Fecha de la última actualización: Responsables del diseño: M.C. Fernando Montemayor Ibarra Presentación: Esta unidad de se divide en cuatro fases, donde en la primera fase el estudiante distinguirá las diferentes formulaciones del método de elemento finito, en la siguiente fase aplicará el método de elemento finito en la resolución de problemas de ingeniería en una dimensión, en la siguiente fase aplicará el método de elemento finito en la resolución de problemas de ingeniería en dos dimensiones y en la última fase en la siguiente fase aplicará el método de elemento finito en la resolución de problemas de ingeniería en tres dimensiones. Propósito:

2 2 Esta unidad de proporciona situaciones donde el estudiante de ingeniería desarrolle el conjunto de competencias que le permitirán comprender el método de elemento finito y aplicarlo en el análisis y solución de sistemas físicos relacionados con las diferentes áreas de la Ingeniería. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional. Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo. Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos. Competencias personales y de interacción social Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. Competencias integradoras

3 Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones. 3 b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de : Genera modelos en lenguaje matemático que describan el comportamiento de un sistema, fenómeno o proceso, mediante el planteamiento de hipótesis, que le permita validarlos por métodos analíticos o herramientas computacionales. Resuelve problemas de ingeniería seleccionando la metodología apropiada, aplicando modelos establecidos, basados en las ciencias básicas, verificando los resultados obtenidos con un método analítico o con el apoyo de una herramienta tecnológica, de forma que la solución sea pertinente y viable, cumpliendo con estándares de calidad y políticas de seguridad. (PE IMF) Diseña productos o piezas mecánicas, seleccionando el material, metodología y normas adecuadas, utilizando herramientas de software y análisis de factibilidad, para cumplir con estándares nacionales e internacionales. (PE IMTC) Emplea herramientas matemáticas y de cómputo para la modelación y simulación de sistemas con el propósito de diseñar productos mecatrónicos. Representación gráfica

4 4 Instrumentales Competencias de la Unidad de Aprendizaje Personales y de Interacción Social Integradoras

5 5 Unidad temática 1: Introducción al método de elemento finito. Competencias particulares: Definir el método de elemento finito mediante la aplicación de la metodología matemática necesaria para el análisis de problemas de ingeniería. Elementos de Competencia Definir el método de elemento finito mediante la aplicación de la metodología matemática necesaria para el análisis de problemas de ingeniería. Evidencias de Problema PI Problemas matrices Criterios de desempeño Problema: Valor de PI con 14 decimales de precisión. Problemas: Sistemas de ecuaciones Actividades de Contenidos Recursos Calcular el valor de PI mediante una hoja de cálculo. Resolver sistemas de ecuaciones por matrices Conceptos: Sistema de ecuaciones Matrices Ecuaciones constitutivas Ley de Hooke Elementos, nodos, desplazamient os y esfuerzos Computadora Hoja de cálculo

6 Unidad temática 2: Formulación directa. Competencias particulares: Aplicar la formulación directa del método de elemento finito analíticamente en objetos elásticos lineales para predecir su comportamiento. 6 Elementos de Competencia Aplicar la formulación directa del método de elemento finito analíticamente en objetos elásticos lineales para predecir su comportamiento. Evidencias de Problemas de formulación directa Criterios de desempeño Resolver problemas en placas metálicas: Elaboración de tabla de conectividad Construcción de la matriz de rigidez global Cálculo de desplazamiento s de los nodos Cálculo de esfuerzo en los elementos Actividades de Se realizará un reporte del uso del elemento finito en la resolución de un problema dado. Contenidos Formulación directa Recursos Computadora Software para resolución de matrices (Excel, Matlab, Scilab)

7 Unidad temática 3: Energía potencial mínima. Competencias particulares: Aplicar el método variacional del elemento finito analíticamente en estructuras con deformación elástica para predecir su comportamiento. 7 Elementos de Competencia Aplicar el método variacional del elemento finito analíticamente en estructuras con deformación elástica para predecir su comportamiento. Evidencias de Problemas Energía potencial mínima Criterios de desempeño Resolver problemas en placas metálicas: Obtención de la ecuación de energía potencial de un sistema Construcción de la matriz de rigidez global Cálculo de desplazamiento s de los nodos Cálculo de esfuerzo en los elementos Actividades de Se realizará un reporte del uso del elemento finito en la resolución de un problema dado. Contenidos Formulación energía potencial mínima Recursos Computadora Software para resolución de matrices (Excel, Matlab, Scilab)

8 Unidad temática 4: Análisis estático lineal con software de CAE Competencias particulares: Aplicar el método de elemento finito con herramientas computacionales en objetos con deformación elástica lineal para predecir su comportamiento. 8 Elementos de Competencia Aplicar el método de elemento finito con herramientas computacionales en objetos con deformación elástica lineal para predecir su comportamiento. Evidencias de CAE Criterios de desempeño Presentación: Definir correctamente: Estudio Material Cargas Restricciones Tamaño de malla Interpretación de resultados Actividades de Se realizará una presentación para la resolución del comportamiento virtual de una pieza dada mediante el uso de software CAE. Contenidos Estudio Materiales Cargas Restricciones Malla Análisis Resultados Recursos Computadora Software CAE (análisis de elemento finito) Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Problema PI 5% Problemas de matrices 5% Examen medio curso 20% Problemas de método directo 5% Problemas de energía potencial 20%

9 CAE 10% Examen ordinario 20% IT-8-ACM-02-R03 9 Producto integrador de : Producto integrador 15% Al finalizar la unidad de el estudiante entregará un portafolio para su evaluación, el cual contendrá reportes de todos los problemas propuestos por el profesor, los cuales deberán ser resueltos correctamente mediante el método de elemento finito, utilizando métodos analíticos o computacionales. En el reporte se deben incluir las consideraciones en la formulación del modelo de elemento finito, discusión de los resultados obtenidos y conclusiones derivadas del análisis de las soluciones. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Finite Element Analysi, theory and application with Ansys Autor: Saeed Moaveni Editorial: Prentice Hall, 3a. Edición Libro: Introducción al estudio de Elemento Finito en Ingeniería Autor: Chandrupatla,Belegundu Editorial: Prentice Hall, 2a. Edición Libro: Solidworks Simulation Autor: Gómez González, Sergio Editorial: Alfaomega

10 10 Revista: Año: # de revista: Mes: Nombre del artículo: Autor: Perfil del docente: Profesores con un grado de Licenciatura y/o Posgrado con conocimientos en análisis de elemento finito. Ficha bibliográfica del profesor: M. C. Fernando Montemayor Ibarra Ingeniero Mecánico Electricista en la FIME, Universidad Autónoma de Nuevo León. Cursó la Maestría la en Ciencias de la Ingeniería en Manufactura con Especialidad en Automatización en la FIME, UANL. A partir de Agosto de 2004 es Profesor de Tiempo Completo de la FIME, UANL.

11 CONTROL DE CAMBIOS Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha 11