Patch Test FEM

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Patch Test Analysis

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05 (Anexo) – El Patch Test

Diego Andrés Alvarez Marín
Profesor Asociado
Universidad Nacional de Colombia
Sede Manizales

1

El patch test








Es una prueba informal del desempeño de un conjunto de
elementos finitos. Se usa para verificar si el elemento tiene el
comportamiento esperado en unas cuantas configuraciones de
desplazamiento, deformación o esfuerzo simples, o si simplemente
si un programa de elementos finitos funciona correctamente.
Un elemento que no pase el test se debe usar con extrema
precaución.
Incluso si el elemento pasa el patch test, puede mostrar un
desempeño poco satisfactorio en otros casos.
El hecho que un elemento satisfaga el patch test, puede dar
indicaciones que el elemento puede converger a la solución real a
medida que la malla se haga más fina.

¿Qué es un patch?

Patch test (Irons, 1965)
La idea es que toda estructura debe ser capaz de
reproducir los modos de cuerpo rígido y estados
con deformación y esfuerzo constante. Tiene dos
formas:




Patch test de desplazamientos: se usa para
verificar que los elementos puedan reproducir
exactamente los modos de cuerpo rígido y el
estado de deformación constante.
Patch test de fuerza: se usa para verificar que
los elementos puedan reproducir exactamente
los estados de esfuerzo constante.

Patch test
Se utilizan mallas como las mostradas. Todos los
elementos deben ser del mismo tipo de material.
Debe haber al menos un patch node interior. Los
elementos deben ser irregulares. Se pueden
mezclar elementos triangulares y rectangulares.

Patch test




Cuando se mezclan elementos de diferente tipo
se está verificando que dichos elementos
pueden funcionar conjuntamente.
Las diferencias entre la solución correcta y la
estimada con el método deben ser der orden
de la precisión del computador, esto es 10 -10.
Diferencias del orden de 10-3 pueden indicar un
problema o en la programación o en el
elemento finito.

Patch test de desplazamientos


Para verificar que los elementos pueden representar
movimientos de cuerpo rígido se hace lo siguiente:

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Patch test de desplazamientos


Para verificar que los elementos pueden representar
estados de deformación constante se hace lo
siguiente:

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Patch test de fuerzas


Para verificar que los elementos pueden representar
estados de esfuerzo constante se hace lo siguiente:

Patch test de fuerzas

http://www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/AFEM.d/AFEM.Ch15.d/AFEM.Ch15.pdf

Tomado de: Daryl Logan. A first course in the Finite Element Method. 5 ed.

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