Los análisis de sensibilidad constituyen una técnica que permite comprender cómo las variaciones de los parámetros de entrada como propiedades de los materiales, dimensiones, cargas, etc., afectan a su modelo. Este tipo de análisis se puede aplicar en los siguientes escenarios:

• Se necesitas realizar cambios para mejorar el rendimiento de un diseño y quiere averiguar cuáles son los cambios más eficaces para alcanzar sus objetivos.

¿Quiere conocer cómo llevar a cabo este tipo de análisis en COMSOL Multiphysics®? Se lo contamos en este artículo a través del siguiente ejemplo que trata sobre una torre de celosía como la que se muestra en la Figura 1 [1]. El modelo utiliza elementos de viga delgada (representados como una cruz negra en la parte superior de la figura de la derecha) para medir la inclinación y la guiñada [2].

Fig.1 Los casos de carga de flexión y torsión (izquierda) y la definición de la deformación por guiñada (yaw) e inclinación (tilt) (derecha), que se calcula utilizando los desplazamientos en los cuatro nodos superiores.

La torre está sometida a cargas de torsión y flexión en la parte superior, como se ilustra en la parte izquierda superior de la Figura 1. El modelo utiliza elementos de celosía (truss), los cuales no contienen información sobre la rotación. Sin embargo, esta información es necesaria para calcular la inclinación (tilt angle) y la guiñada (yaw angle). Las cargas que aplican en los vértices de la parte superior de la torre se muestran en la Figura 2.

Fig.2 Cargas aplicadas en los cuatro nodos superiores de la torre.

En el ejemplo se lleva a cabo un doble análisis de sensibilidad. Para añadir cualquiera de ellos, podemos hacer clic con el botón derecho del ratón en el estudio y seleccionamos “Sensitivity analysis” entre las opciones que aparecen, tal y como se muestra en la Figura 3.

Fig.3 Forma de añadir el análisis de sensibilidad con muestra de los dos análisis de sensibilidad incluidos en el ejemplo de la torre de celosía.

En un primer análisis de sensibilidad etiquetado como “Tilt sensitivity” se analiza el efecto que tienen las cargas que se aplican en la inclinación de la torre; en el segundo análisis de sensibilidad etiquetado como “Yaw sensitivity” se estudia el efecto de esas cargas en la torsión de la torre. En ambos casos, para las vigas verticales como las transversales e inclinadas. En la Figura 3 se destacan estos dos análisis de sensibilidad incluidos como nodos del Model Builder.

En cuanto a los resultados obtenidos, la Figura 4 (a) muestra cómo varía en la inclinación de las vigas debido a las cargas que actúan en la parte superior de la torre de celosía, y en la Figura 4 (b) se muestra la variación en la guiñada.

Fig.4 Resultados obtenidos de los análisis de sensibilidad. (a) Variación de la inclinación. (b) Variación de la guiñada.

Referencias

[1] COMSOL Blog. How to Perform a Sensitivity Analysis in COMSOL Multiphysics®, by K.E. Jensen (2020) https://www.comsol.com/blogs/how-to-perform-a-sensitivity-analysis-in-comsol-multiphysics
[2] COMSOL Multiphysics® Application Gallery. Sensitivity Analysis of a Truss Tower (Application ID: 72101) https://www.comsol.com/model/sensitivity-analysis-of-a-truss-tower-72101