A semi-analytical expression for calculating conductivity matrices of finite element in heat conduction problems

Publicaciones en Ciencias y Tecnología

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Title A semi-analytical expression for calculating conductivity matrices of finite element in heat conduction problems
Expresión semi-analitica para el cálculo de matrices de conductividad de elementos finitos en problemas de conducción de calor
 
Creator Godoy, Héctor
Lozada, Iris
Osorio, Juan
 
Description The heat transfer equation by conduction is not more than a mathematical expression of the energy conservation law for a given solid. Solving the equation which model this problem is generally very dificult or impossible in an analytical way, so it is necessary to make a discrete approximation of the continuous problem. In this paper, we present a methodology applied to the quadrilateral finite elements in problems of heat transfer by conduction, where the components of the thermal conductivity matrix are obtained by a semi-analytical expression and simple algebraic manipulations. This technique has been used successfully in stiffness arrays' integrations of bidimensional and tridimensional finite elements, reporting substantial improvements of CPU times compared with the Gaussian integration.
La ecuación para la transferencia de calor por conducción no es más que una expresión matemática de la ley de conservación de la energía para un sólido dado. La resolución de la ecuación que modela este problema generalmente es muy difícil o imposible de obtener de forma analítica, por ello es necesario efectuar una aproximación discreta del problema continuo. En este trabajo, se presenta una metodología aplicada a elementos finitos cuadriláteros en problemas de transferencia de calor por conducción, donde las componentes de la matriz de conductividad térmica son obtenidas mediante una expresión semi-analítica y manipulaciones algebraicas sencillas. Esta técnica ha sido utilizada exitosamente en integraciones de matrices de rigidez de elementos finitos bidimensionales y tridimensionales, reportando mejoras sustanciales de tiempos de CPU en comparación con la integración Gaussiana.
 
Publisher Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado
 
Date 2012-10-19
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Research article
Artículo de investigación original
 
Format application/pdf
 
Identifier https://revistas.ucla.edu.ve/index.php/pcyt/article/view/792
 
Source Publicaciones en Ciencias y Tecnología; Vol 6 No 2 (2012): July-December; 71-80
Publicaciones en Ciencias y Tecnología; Vol. 6 Núm. 2 (2012): Julio-Diciembre; 71-80
Publicaciones en Ciencias y Tecnología; v. 6 n. 2 (2012): Julio-Diciembre; 71-80
2477-9660
1856-8890
 
Language spa
 
Relation https://revistas.ucla.edu.ve/index.php/pcyt/article/view/792/317
 

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