Nell’ultimo decennio, l’analisi degli elementi finiti, nota anche come FeA, ha smesso di essere considerata solo uno strumento da analista ed è entrata nel mondo pratico della progettazione e del design CAD.
SolidWorks è dotato di funzionalità FeA integrate utilizzate come strumento di design quotidiano a supporto del processo di progettazione del prodotto. Tuttavia, fino a poco tempo fa, la maggior parte delle applicazioni FeA scelte dai progettisti erano limitate all’analisi lineare, la quale fornisce un’approssimazione accettabile delle caratteristiche della vita reale per la maggior parte dei problemi riscontrati dai progettisti. A volte sorgono problemi più impegnativi, problemi che richiedono un approccio di analisi non lineare.
Principali differenze tra analisi lineare e analisi non lineare
Il termine “rigidità” definisce la differenza fondamentale nella scelta tra un’analisi lineare e una analisi non lineare. Con rigidità si intende una proprietà di una parte o di un assieme che caratterizza la sua risposta al carico applicato.
Numerosi però sono i fattori che influenzano la rigidità: ad esempio la forma, il materiale e il supporto della parte, giocano un ruolo fondamentale. Quando una struttura si deforma, se si deforma molto, la sua forma può cambiare, così come la sua rigidità. L’analisi non lineare richiede agli ingegneri di abbandonare l’assunzione di una rigidità costante.
Esempi di analisi non lineare nella progettazione quotidiana
Ecco alcuni esempi di prodotti che, attraverso uno studio non lineare, vengono ottimizzati in fase di progettazione.
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| Gomma antivibrante | Anello elastico | Chiave a brugola |
La gomma antivibrante è un elemento essenziale nella vita di tutti i giorni, in piccola scala per lavatrici, lavastoviglie e in grande scala per autotrasporti e treni. Abbiamo eseguito dei test per una importante azienda che si occupa di fornire soluzioni di smorzamento per società ferroviarie e se il tuo viaggio è confortevole è anche merito loro e delle analisi non lineari svolte in fase progettuale.
La procedura è semplice, segue le regole generali di simulazione:
- semplificazione
- setting del problema
- risoluzione
Attraverso l’interfaccia intuitiva e integrata abbiamo impostato il materiale e i carichi gravanti sull’assieme, nel nostro caso una gomma speciale e la forza frenante del treno. Qualche minuto di calcolo e le soluzioni sono a disposizione. Nella lettura dei dati siamo stati aiutati da una animazione della deformazione a colori variabili per evidenziare le zone di maggior e minore stress. Grazie alla simulazione lineare abbiamo potuto prevedere il comportamento della struttura smorzante e ridurre il materiale necessario ad ottenere il risultato desiderato.
La natura dei problemi di analisi frequentemente riscontrati dovrebbe essere il criterio di base che giustifica una decisione di aggiungere capacità di analisi non lineare.
Quando a causa della natura dei prodotti progettati, i problemi di analisi comportano grandi deformazioni, effetti di membrana, materiale non lineare allora è necessario aggiungere funzionalità di analisi non lineari.
Non dimenticare che grazie alle analisi FeA è possibile ridurre il materiale necessario per ottenere il risultato richiesto, ottimizzando così i processi produttivi e rivalutando la quantità di materiale da tenere in magazzino.
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