SimSolid vs. SolidWorks Simulation: ¿Realmente Hay Ventaja? Lo Validamos a Mano
A menudo recibimos preguntas sobre las herramientas que usamos y recomendamos. Una reciente consulta de un seguidor (¡gracias, Rob!) nos pedía comparar SimSolid con el más conocido SolidWorks Simulation, específicamente en términos de ventajas computacionales y precisión, validándolo con un problema simple resuelto analíticamente (a mano).
¡Excelente pregunta! Así que decidimos poner manos a la obra y compartir los resultados con ustedes.
La Gran Promesa de SimSolid: Adiós a la Simplificación (y al Dolor de Cabeza)
Antes de saltar a los números, hablemos de una de las diferencias clave que SimSolid pone sobre la mesa. Si has trabajado con FEA (Análisis de Elementos Finitos) tradicional, como el que incluye SolidWorks, sabes que analizar ensamblajes grandes y complejos puede ser un desafío. Debes dividir en triángulos o rectángulos tu geometría, entendiendo que no porque hagas más pequeñas esas figuras tendrás mejores resultados (como nos han hecho creer siempre). Las “funciones de forma” son polinomiales y a menor tamaño de elemento, más tardad la solución.
A menudo, tienes que pasar horas (¡o días!) simplificando la geometría: eliminando pequeños detalles, redondeos, soldaduras complejas, tornillería, etc., para poder generar una malla decente y que el análisis no tarde una eternidad o consuma toda la memoria de tu PC.
SimSolid, en cambio, utiliza una tecnología diferente que permite analizar directamente la geometría CAD original, sin necesidad de mallado tradicional ni simplificación. No usa ecuaciones polinómicas y a cada componente lo mapea como un elemento finito external approximations
En el video que hacemos referencia (a continuación lo puedes ver), mostramos un ejemplo claro: un ensamblaje con 1622 piezas, incluyendo detalles como soldaduras y pernos de anclaje. Con SimSolid, podemos importar y analizar todo el conjunto tal cual viene del CAD. Intentar esto en SolidWorks Simulation sería, siendo sinceros, poco práctico o directamente imposible sin una simplificación masiva.
La Ventaja Clave: Poder analizar ensamblajes complejos rápidamente y sin alterar la geometría original. Esto no solo ahorra tiempo, sino que potencialmente ofrece resultados más cercanos a la realidad al incluir todos los detalles.
Pero… ¿Es Preciso? La Prueba de Fuego con un Clásico
Okay, SimSolid puede manejar modelos complejos rápidamente, ¿pero podemos confiar en sus resultados? Para responder a esto, recurrimos a un ejercicio clásico de resistencia de materiales: una viga simplemente apoyada con una carga puntual en el centro.
Este es un problema estándar con una solución teórica bien conocida, ideal para validar la precisión de un software de simulación.
Los Datos del Problema:
- Geometría: Viga de sección rectangular (b=15 mm, h=10 mm), longitud L=300 mm.
- Material: Acero (Módulo de Young E = 210 GPa).
- Carga: Fuerza puntual F = 500 N aplicada en el centro de la viga, hacia abajo.
- Apoyos: Un extremo fijo (inmóvil) y el otro con apoyo de rodillo (permite desplazamiento horizontal).
- Objetivo: Calcular la deformación (flecha) máxima y el esfuerzo máximo.
El Benchmark: Cálculo a Mano
Aplicando las fórmulas clásicas de la teoría de vigas:
- Inercia (I): I = bh³/12 = (15 * 10³)/12 = 1250 mm⁴
- Módulo de Sección (Z): Z = bh²/6 = (15 * 10²)/6 = 250 mm³
- Deformación Máxima (δ): δ = FL³ / (48EI) = (500 N * (300 mm)³) / (48 * 210000 N/mm² * 1250 mm⁴) ≈ 1.0714 mm
- Esfuerzo Máximo (σ): σ = Momento Máx / Z = (FL/4) / Z = (500 N * 300 mm / 4) / 250 mm³ = 150 MPa (N/mm²)
Estos son nuestros valores teóricos de referencia.
SimSolid en Acción: La Simulación
Configuramos exactamente el mismo problema en SimSolid:
- Importamos la geometría de la viga.
- Asignamos el material Acero (E=210 GPa).
- Aplicamos las restricciones:
- Un extremo con soporte “Inmóvil”.
- El otro extremo restringido solo en la dirección vertical (Z), permitiendo movimiento en X e Y (simulando el rodillo).
- Aplicamos la carga de 500 N hacia abajo (-Z) en el punto medio de la cara superior.
- Ejecutamos el análisis. ¿Tiempo de cálculo? ¡Menos de un segundo!
El Momento de la Verdad: Comparando Resultados
Veamos qué obtuvo SimSolid:
- Deformación Máxima (SimSolid): 1.079 mm
- Esfuerzo Máximo (SimSolid, en dirección X): 149.87 MPa
¡La Concordancia es Impresionante!
Calculemos la diferencia porcentual respecto a los valores teóricos:
- Error en Deformación: |(1.0714 – 1.079) / 1.0714| * 100% ≈ 0.476%
- Error en Esfuerzo: |(150 – 149.87) / 150| * 100% ≈ 0.167%
Interpretando la Precisión
En el mundo del FEA, obtener diferencias por debajo del 5% respecto a valores teóricos o experimentales en problemas complejos suele considerarse bueno. En casos como simulaciones de crash vehicular, diferencias del 2-3% son comunes y aceptadas.
Obtener errores inferiores al 1% en este caso de validación, ¡es simplemente excelente! Demuestra que, al menos para este problema estándar, la precisión de SimSolid es muy alta.
Conclusión: ¿SimSolid vs. SolidWorks Simulation?
Volviendo a la pregunta inicial:
- Ventaja Computacional: SimSolid brilla al manejar ensamblajes grandes y complejos sin la necesidad de simplificar la geometría ni generar una malla manualmente, lo que representa un ahorro de tiempo enorme comparado con el flujo de trabajo típico en SolidWorks Simulation u otros FEA tradicionales. El tiempo de solución también tiende a ser muy rápido.
- Precisión: Como demostramos con el cálculo a mano, para problemas con soluciones conocidas, SimSolid ofrece resultados altamente precisos, comparables a los teóricos. Esto nos da confianza en los resultados que obtenemos también en los modelos complejos que no simplificamos.
Entonces, ¿SimSolid representa una ventaja? Para el análisis estructural de ensamblajes complejos, la respuesta parece ser un sí rotundo, tanto en eficiencia como en precisión validada. No reemplaza a SolidWorks para el diseño CAD, pero como herramienta de simulación, especialmente para ensamblajes, ofrece capacidades muy potentes.
¿Tu Opinión?
¿Qué piensas de esta comparativa? ¿Has tenido experiencias similares? ¿Te gustaría ver más validaciones o análisis con SimSolid? ¡Déjanos tu comentario abajo! Y si quieres saber más, escribe “SIMSOLID” en los comentarios.
¡Saludos y hasta la próxima!
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