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Introduzioneall’AnalisiFEM
L’analisi agli Elementi Finiti è adatta alle mie esigenze?
Se stai pensando all'analisi strutturale con il Metodo degli Elementi Finiti (FEM) per la prima volta, questa guida è statapensata per farti familiarizzare velocemente con le basi di questa tecnologia e aiutarti a valutare il tipo di software di cu
avrai bisogno per lo sviluppo dei tuoi progetti strutturali.
Il nostro obiettivo è quello di risparmiarti le complessità teoriche di questo metodo, ma di dotarti comunque dei
fondamenti di cui hai bisogno per scegliere consapevolmente il tuo software FEM. Grazie a questa guida riuscirai a valu
criticamente il software disponibile sul mercato e determinare un percorso adatto alle tue necessità progettuali, il tuo l
tecnico, il tuo budget ed i tuoi obiettivi di business.
Figura 1: Analisi della distribuzione di stress nelle ossa di un cranio, coperto da tessuti cutanei, e da una maschera per protezione nasale
sottoposta ad una pressione distribuita. L'immagine è stata creata usando NEi Nastran e Femap, per gentile concessione di Renato Archer
Information Technology Center.
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Come si risolve un problema ingegneristico?
Storicamente, gli ingegneri hanno sviluppato numerosi
metodi per affrontare problemi complessi. Questi si
dividono essenzialmente in incluso metodi classici e
metodi numerici. Tra i metodi classici a loro volta si
distinguono due approcci: le soluzioni in forma chiusa
ovvero formule analitiche come quelle descritte in testi
come il “Roark’s Formulas for Stress and Strain”, e
soluzioni approssimate utilizzando tecniche disovrapposizione, soluzioni in serie, ...
―Se sei in grado di risolvere il tuo problema
usando una soluzione in forma chiusa ed un
metodo classico, probabilmente è il miglior
modo di farlo!‖
Come si risolve un problema ingegneristico
complesso?
Quando un problema diventa troppo complesso per
essere risolto con una soluzione in forma chiusa, la
questione diventa “Qual è il miglior approccio per
risolvere il problema?”.
Un approccio molto diffuso è quello di approssimare la
struttura ad una forma base, come una trave o un guscio,
e risolverlo con una soluzione in forma chiusa.
Un altro approccio è quello di affrontare il problema
complesso dividendolo in tanti problemi semplici.
Successivamente la soluzione di questi problemi semplici
viene assemblata nella soluzione finale.
Un esempio di questo metodo può essere riscontrato
negli sforzi, compiuti nella storia, per calcolareπ, un
numero costante, irrazionale e trascendente (definito
come l'area di un cerchio di raggio 1). Per secoli i
matematici hanno spezzato dischi circolari in triangoli
sempre più piccoli per trovare un valore sempre più
accurato diπ.
L'analisi agli elementi finiti approccia problemi complessi
in maniera analoga. Un problema complesso è diviso in
molti problemi semplici e per arrivare alla soluzione si
utilizzano metodi numerici.
Figura 2: “Dividendo il disco” un ingegnere può risolvere un
elevato numero di problemi semplici, sommare tutte le soluzioni e
dare la risposta al problema complesso.
Cos’è l’Analisi agli Elementi Finiti? L’Analisi agli Elementi Finiti è uno dei diversi metodi
numerici che possono essere usati per risolvere prob
complessi, ed oggi è diventato il metodo principale p
l’analisi strutturale. Come indica il nome, esso scomp
un problema complesso in un numero finito di proble
semplici.
Nella realtà una struttura continua possiede un nume
infinito di problemi semplici, ma l’analisi agli element
finiti approssima il comportamento di una struttura
continua tramite la discretizzazione in “elementi finit
analizzando un numero finito di problemi semplici.Og
elemento in un’analisi agli elementi finiti è uno di qu
problemi semplici. Ogni elemento in un modello agli
elementi finiti possiede un numero finito di nodi che
definiscono il contorno dell’elemento al quale è poss
applicare i carichi ed i vincoli. Più fine è la discretizza
(mesh), maggiore è il numero di nodi ed elementi e p
fedelmente si riesce a rappresentare la geometria de
struttura, l’applicazione dei carichi, nonché i gradientstress e strain. C’è un compromesso con il quale
convivere: maggiore è il numero di nodi ed elementi
modello, maggiore è la potenza di calcolo necessaria
risolvere il problema complesso.
―L’analisi agli elementi finiti approssima il
comportamento di una struttura continua
analizzando un numero finito di problemi
semplici.‖
Figura 3: Esempio di un Modello ad Elementi Finiti
Il Ruolo delle Analisi FEM nella progettazio
di prodotti e nello sviluppo di processi
Il progetto dei prodotti è essenzialmente un processoiterativo. Il progetto di un prodotto si sviluppa con un
concetto, un analisi di fattibilità, la produzione di dise
la realizzazione di prototipi e test, la valutazione dei
risultati dei test ed il processo si ripete fino ad una
versione realizzabile.
L’analisi FEM si rivela fondamentale per affrontare e
risolvere le sfide offerte dalle varie fasi dello sviluppo
prodotto.
Nod
Elem
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Benefici dell’Analisi agli Elementi Finiti
In che modo l’analisi FEM può aiutare le aziende nelle varie fasi del progetto?
Concetto & Fattibilità Incrementa la varietà di materiali che può essere testata
Incrementa la marginalità del prodotto ottimizzandone peso, spessori, e forma.
Incrementa il numero di parametri che può essere testata rispetto un test fisico
Incrementa la certezza nei risultati dei test fisici
Progetti & Prototipi Incrementa il numero di prodotti che possono essere testati fisicamente
Riduce il numero di varianti progettuali di ogni prodotto
Riduce il numero di prototipi del prodotto approssimandone i risultati in un ambient
simulazione
Sperimentazione & Test Incrementa i margini di prodotto riducendo il numero di test fisici e i costi per prodo
Riduce il testing time
Riduce il time-to-market
Produzione Riduce il peso dei materiali
Riduce lo spreco di materiali
Riduce i tempi di produzione
Incrementa la capacità di produzione
Incrementa l’efficienza energetica
Vendita & Supporto Incrementa la domanda di prodotto ed il rapporto qualità/prezzo attraverso la
differenziazione del prodotto
Incrementa la fidelizzazione dei clienti tramite miglioramenti del comportamento de
prodotto (qualità)
Incrementa il numero di nuovi prodotti immessi sul mercato
Incrementa il numero di nuove caratteristiche dei prodottiRiduce il costo ed il numero di prodotti resi a causa di rotture o imperfezioni di proge
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Sviluppare il concetto e analizzare la parteIl progettista si basa su le proprie conoscenze, abilità e
comprensione in molte aree ingegneristiche. Questi
possono includere la scienza dei materiali, statica e stress,
dinamica, trasferimenti di calore, fluidodinamica e
meccanica delle vibrazioni per nominarne alcune.
Maggiore è la comprensione e maggiore è la probabilità
di successo nella fase di test iniziale del prototipo.
Incrementare i profitti aziendali riducendo i costie aumentando la qualità dei prodottiL’ambiente competitivo di oggi premia l’abilità nel ridurre
il tempo, gli sforzi, i prototipi, i test fisici, le ripetizioni, e
le spese legate a questo processo iterativo.
Analizzare e testare i prodotti su un computer usando
l’Analisi FEM ha dimostrato di essere un eccellente
strumento per accorciare il time to market, diminuire i
costi di sviluppo, e migliorare la qualità dei prodotti.
L’analisi FEM permette agli ingegneri di progettare co
alto grado di intuitività e di sviluppare test virtuali pr
di concentrarsi sulla finalizzazione in prototipi fisici d
particolare configurazione.
Questi sono i principali vantaggi tecnici ed economic
legati all’integrazione dell’Analisi FEM nel processo d
progettazione. Per questo motivo un numero crescen
aziende sta adottando la simulazione FEM nelle prop
procedure di sviluppo prodotto.
Quando dovrebbe essere usata l’Analisi ag
Elementi Finiti
Un buon modo per iniziare a definire i tuoi bisogni in
termini di software di analisi FEM è quella di analizza
tuo processo di progettazione esistente e capire com
l’analisi agli elementi finiti possa aiutarti ad ottimizza
processo, a ridurre i costi o il time to market. Abbiam
accennato ad alcuni di questi benefici nei paragrafi
precedenti. Nella lista seguente sono presenti alcune
domande che ogni analista e manager dovrebbe porscomprendere i benefici apportati dall’analisi FEM nel
ciclo di sviluppo del prodotto.
1. Costo
Quanto costa la produzione del prototipo?
Quanto costa testare il prototipo, includendo le
attrezzature e l’installazione?
Quanto costa generare nuovi progetti e disegni?
Quanto spesso i prototipi falliscono i test?
Quanti cicli di disegno sono tipicamente necessaper produrre una configurazione funzionante?
Quanto è complicato analizzare i risultati
sperimentali?
Quanto costa coprire il rischio assicurativo del
prodotto?
2. Time to market
Quanto tempo richiede concettualizzare un
progetto?
Quanto tempo richiede produrre un prototipo?
Quanto tempo richiede testare un prototipo?
Quanto tempo richiede produrre nuovi progetti
disegni?
Quanti test sono necessari per produrre un prod
market-ready?
Figura 4: 20 anni fa gli elementi ROD erano comunemente usati
per connettere interfacce solide collegate tramite bulloni. I fori
dei bulloni non erano modellati perché richiedevano unsignificativo tempo di mesh. Quest’immagine mostra una vista
in sezione di un rod element usato in un modello con contatti.
Figura 5: Oggi i fori dei bulloni, ed altre caratteristiche
geometriche, possono essere modellate facilmente e
velocemente. In questo esempio ogni bullone è modellato
usando due elementi rigidi connessi da un elemento trave.
Usando NEi Nastran, il valore di precarico di un bullone è
applicato direttamente all’elemento trave e i contatti sono
definiti tra superfici di interfaccia tra due solidi connessi. Questo
modello può essere completato in appena 5 ore.
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3. Qualità
Quanti prodotti vengono restituiti?
Quante riparazioni in garanzia sono state effettuate?
Come giustifichi il costo di copertura del rischio
assicurativo dei tuoi prodotti?
Come si riflette la qualità percepita dei tuoi prodotti
sul loro prezzo di mercato?
4. Innovazione – Nuovi Prodotti e Miglioramenti
Come ottimizzi il costo dei tuoi prodotti?
Come ottimizzi il peso dei tuoi prodotti?
Come migliori la resistenza dei tuoi prodotti?
Come testi nuovi progetti e materiali innovativi?
Dove cominciare con la scelta del software
FEM — Compatibilità con il tuo CAD 3D
Il punto d’inizio più comune nella pratica dell’analisi FEMoggigiorno è la geometria della parte utilizzando un file
CAD 3D. Pertanto la prima considerazione sulla scelta di
un pacchetto FEM riguarda la sua capacità di interfacciarsi
direttamente con i file CAD o importare la geometria CAD
dal sistema che stai usando attualmente per progettare.
―la prima considerazione sulla selezione di un
pacchetto FEM riguarda la sua capacità di
interfacciarsi direttamente con il sistema CAD
che stai usando attualmente.‖
In secondo luogo, dovresti riflettere sul tuo ambiente di
lavoro complessivo. Nelle aziende, la condivisione di
informazioni FEM con clienti, partner di progetto (per
esempio, consulenti, prototipazione rapida, ecc.) e
fornitori di componenti possono rivestire un ruolo
fondamentale. E’ importante conoscere quali file di
modello e di risultati può importare ed esportare il tuo
software FEM e se possono essere recepiti da questi
gruppi di lavoro.
Per esempio, nel settore aerospaziale ed automobilistico
Nastran è usato molto largamente ed è di fatto il solutore
FEM standard. Per questo motivo la capacità di poter
lavorare con i file Nastran è una caratteristica saliente in
questi segmenti di industria.
Nell’industria automobilistica, i pre-processor
maggiormente usati sono Femap, Patran e Hypermesh. La
compatibilità con questi software settori è assolutamente
necessaria.
Le specifiche Import/Export per la Geometria del
modellatore Femap mostrano la compatibilità con i
sistemi CAD più importanti.
Di che tipo di analisi hai bisogno?
Di gran lunga, l'uso più comune del FEM riguarda ana
strutturali usando la soluzione Statica Lineare.
Determinare gli stress ai quali una parte è sottoposta
una data condizione di carico e di vincolo è una funzidi base del FEM ed è il punto di partenza per imparar
usare ogni software ad elementi finiti.
Ad ogni modo, una volta apprese le funzioni di base,
possono essere molte altre opzioni di analisi che
potrebbero essere importanti durante lo sviluppo de
prodotto, ad esempio la risposta dinamica, l’analisi
modale, il buckling, prestress, trasferimento di calore
fluidodinamica - tutte con o senza effetti non lineari.
Talvolta, per replicare fedelmente le condizioni di tes
può rendersi necessario aumentare il livello di
sofisticazione considerando aspetti come le non lineae le condizioni transitorie.
Per di più, l'analisi richiede considerazione sul tipo di
materiale usato. Tipicamente, le proprietà dei materi
più comuni possono essere trovate nella libreria dei
materiali nella maggior parte dei programmi FEM.
Comunque, se certe classi di materiali sono per loro
natura non lineari o se i materiali tipicamente lineari
caricati oltre il limite di elasticità, può essere
indispensabile l’uso di modelli di materiale non linea
Da un punto di vista pratico, un buon modo di
determinare il tipo di analisi di cui hai bisogno è sceg
un componente rappresentativo di un progetto sul q
hai lavorato ed usarlo come esempio da sottoporre a
distributori di software per una dimostrazione pratica
Rispondere a queste domande ti aiuterà a determina
tipi di analisi di cui hai bisogno:
Come è stato analizzato il componente?
Come viene realizzato il prototipo?
Come viene testato il componente?
Qual è il criterio di accettabilità della parte?
Segue c’è una lista dei tipi di analisi più usati. Dovrai
essere in grado di identificare quale applicare al tuo
ambiente FEM.
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Figura 6: Alcune delle tipologie di analisi più usate e necessarie (in
senso orario) che includono: Statica Lineare, Trasferimento di
calore Stazionario lineare, Buckling, e Modale.
1. Statica Lineare – determina spostamenti, carichi,
stress, strain in strutture soggette a carichi statici.
2. Modale – analizza le vibrazioni caratteristiche dellastruttura (frequenze naturali e forme modali).
3. Buckling – valuta la stabilità elastica in strutture
soggette a carichi di compressione.
4. Risposta Dinamica – determina spostamenti, carichi,
stress e strain in strutture soggette a carichi transitori
o variabili in frequenza (risposta transitoria, risposta in
frequenza, risposta random, risposta shock, DDAM,
etc.).
5. Movimento – determina spostamenti, velocità,
accelerazioni, carichi, stress e strain in meccanismimobili e oggetti impattanti.
6. Trasferimenti di Calore – determina temperature,
gradienti termici, flussi termici e passaggi di calore
dovuti a conduzione, convezione ed irraggiamento in
strutture e fluidi.
7. Fatica – determina la vita di un componente soggetto
a cicli di carico.
8. Fluidodinamica – analisi di flussi di liquidi e gas.
Un buon pacchetto software per FEM dovrebbe offrire
anche la possibilità di analizzare i materiali compositi. Isoftware FEM usati per l’analisi dei compositi devono
essere concepiti per gestire la natura anisotropa dei
compositi e i meccanismi di rottura associati ad essi come
la propagazione delle cricche, la delaminazione e la
rottura delle fibre.
Seguono alcune domande da porsi nella scelta del
software FEM per l’analisi dei compositi:
Il software usa teorie di rottura standard per la
determinazione della rottura dei compositi (Hill,
Hoffman, Tsai-Wu, LaRC02, Puck, Max Stress, M
Strain)?
Il software offre una soluzione multiscala per i
compositi (Multiscale Composites Solution)?
Puoi eseguire simulazioni sulle fibre e analisi di
drappeggio (draping)?
Offre accesso agli stress e strain della matrice e
fibre costituenti?
―La scelta deve cadere su un software che
produca velocemente risultati accurati e
accettati nel mondo industriale.‖
Identificare un fornitore di software FEM e
un stanziare un budget
A questo punto, dopo che hai trovato un buon motiv
eseguire le analisi FEM; hai identificato l’esigenza di
compatibilità con il tuo CAD e con i sistemi di analisi
utilizzati dai partner; hai individuato il tipo di analisi d
eseguire sul tuo prodotto; è giunto il momento di
considerare vari distributori di software e allocare un
budget.
Gli acquirenti FEM di solito hanno a che fare con una
grande gamma di distributori ed un ampio range di p
che all’inizio può essere disorientante.Esiste comunque un prezzo minimo che deve essere
superato per avere accesso al software FEM di livello
professionale. Il mercato è strutturato nel senso che
vendita di software FEM sotto questa soglia è probab
che riguardi software di basso livello.
Talvolta il prezzo di ingresso molto basso è una tattic
marketing ingannevole dove i moduli software neces
per il compito potrebbero essere aggiunti in seguito.
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Che cosa guadagna l’ingegnere professionista investendo
in un pacchetto FEM di livello professionale piuttosto che
in uno di basso livello? Le differenze possono essere
divise in diverse categorie:
1. Solutori industriali standard
2. Prestazioni e caratteristiche del prodotto
3. Supporto tecnico
4. Qualità e riconoscimento nel mondo dell’industria
5. Bontà a lungo termine del tuo investimento
6. Condivisione con i fornitori, clienti ed i partner di
sviluppo del prodotto
Quando si decide di investire in un pacchetto FEM di
livello professionale, la scelta del software vendor si
riconduce a determinare quali dei fattori di
differenziazione sopra menzionati sono importanti per i
tuoi requisiti tecnici e di business. Queste differenze sono
ulteriormente descritte di seguito e ti aiuteranno a
capitalizzare appieno il tuo FEM senza pagare più del
necessario.
Solutori industriali standard
La caratteristica più importante che differenzia
notevolmente i pacchetti di software FEM l’un l’altro è il
tipo di solutore. Devi essere certo che il solutore usato
per simulare il tuo componente produca risultati accurati
in tutti i casi, produca risultati velocemente in modo da
aumentare la produttività, e che i risultati siano affidabili.
La tradizione Nastran è un riferimento per questa
sicurezza. Nastran è l’acronimo di NASA Structural
Analysis. Le specifiche per questo software sono stateoriginariamente sviluppate dalla NASA per il programma
spaziale negli anni ’60 dello scorso secolo. Decadi di
utilizzo nell’industria aerospaziale hanno dimostrato la
precisione e l’accuratezza di Nastran, e accresciuto la sua
potenza e la sua flessibilità.
NEi Software ha migliorato ulteriormente NEi Nastran
rendendolo uno dei più veloci e accurati prodotti FEM sul
mercato. Da quest’origine, Nastran si è diffuso in diversi
settori industriali importanti come l’automobilistico, la
difesa e la nautica. Nastran è diventato lo standard
accettato per il FEM in queste industrie e adottatoglobalmente.
Con l’avvento dei PC, molti altri tipi di solutori FEM sono
diventati disponibili sul mercato. Alcuni solutori sono stati
sviluppati attorno ad applicazioni di analisi specialistiche e
tipi di soluzioni specifiche, ad esempio per la simulazione
di impatto e crash.
Nonostante questo, in molte grandi aziende Nastran
ancora specificato come il solo solutore accettabile p
FEM in progettazione e sviluppo di prodotti. E’ su que
base che il mercato del FEM è diviso in codici Nastran
based e non-Nastran based. Nei settori aerospaziale,
militare e navale Nastran rappresenta la scelta
dominante. Nel mercato dei prodotti di consumo c’è
molta più varietà.
Prestazioni e caratteristiche del prodotto
Esiste un gran numero di aspetti tecnici che i nuovi
utilizzatori di software FEM riescono a comprendere
apprezzare totalmente solo dopo aver usato questa
tecnologia per un certo tempo. Sfortunatamente, la t
decisione deve essere presa in tempi rapidi.
Un modo semplice e diretto per prendere coscienza d
prestazioni di un pacchetto FEM, è quello di vedere il
particolare problema di progettazione risolto
nell’ambiente FEM che stai considerando. In altre pa
non accontentarti di una dimostrazione a scatola chiudi una illustrazione di marketing. In questo modo,
conoscerai tutti i moduli di cui hai bisogno, come si
presentano i risultati, come essi si comparano con i te
reali e avere un’idea su quanto tempo è necessario p
impostare e risolvere il problema nell’ambiente FEM
Visitando http://www.nenastran.com/demo puoi
assistere ad una dimostrazione di 90 secondi di NEi
Software che illustra il processo di creazione di un
modello, la soluzione, la visualizzazione dei risultati, e
analizza le informazioni grafiche e numeriche nella
simulazione. Di seguito sono elencati alcuni degli asptecnici che differenziano i pacchetti software di alto l
professionale:
L’interfaccia grafica professionale e amichevole e
menu ben organizzato che aiutano nella preparaz
del modello.
La presenza di interfacce complete per import/ex
di geometrie CAD, modelli FEM, e risultati di ana
Tecniche matematica all’avanguardia, come i sol
PCGLSS e VSS, per contenere i tempi di calcolo e
risolvere rapidamente i problemi FEM.
Solutori validati da procedure di Quality Assurancda anni di utilizzo nelle più grandi industrie sono
importanti.
Strumenti di diagnostica per verificare la qualità e
l’integrità del modello.
Strumenti per stimare l’accuratezza dei risultati
Ambiente di post-processing approfondito, che
consente la visualizzazione dei dati di output in fo
di grafici e tabelle per la generazione del report.
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Supporto tecnico
Per i novizi del FEM, il supporto tecnico potrebbe essere
un fattore determinante nella scelta del software.
Mentre impari, e progredisci nella curva di
apprendimento della tecnologia FEM, sarà importante per
te non solo ricevere risposte corrette ed informazioni
accurate ma anche riceverle in modo puntuale e
comprensibile. Solo così potrai tenere sotto controllo
l’implementazione della tecnologia FEM, minimizzare le
interruzioni di progetto, mantenere alta la produttività ed
evitare la frustrazione che può accompagnare
l’implementazione di nuove tecnologie.
Un modo per valutare il supporto tecnico di un software è
quello di provarlo prima di comprare. Dovresti essere in
grado di accedere al servizio di supporto tecnico e quindi
sapresti cosa ti aspetta dopo l’acquisto.
Hai ricevuto risposte veloci?
Lo staff di supporto è competente e disponibile?
Sei limitato ad un numero fisso di chiamate?
Puoi parlare con ingegneri e specialisti direttamente o
hai bisogno di passare attraverso il marketing?
Niente illustra meglio l’impegno di NEi Software
nell’elevata qualità del supporto tecnico, delle parole dei
nostri clienti. Ti invitiamo ad esaminare queste
testimonianze spontanee visitando il sito
www.nenastran.com/fea/testimonials .
Un altro fattore importante e spesso non apprezzato nel
supporto tecnico è che la prima linea di assistenza si trova
nel software stesso. Guarda nell’Help in linea del softwaree nella documentazione a corredo del programma. La
cura data a queste caratteristiche è un buon indicatore
del livello di attenzione ai dettagli, completezza, e facilità
di uso che potrai trovare nel resto del programma.
Assicurati di controllare i warning ed i messaggi di errore
nel software che stai valutando.
Il messaggio è chiaro?
C’è una spiegazione più dettagliata?
Il problema è circoscritto?
Devi scorrere molte pagine di risultati per trovare la
stringa del problema? Il messaggio di errore ti aiuta ad identificare cosa ha
generato l’errore stesso?
Con NEi Nastran, l’Help è contestuale, e specifico nel
formato “Cause, Action, Remarks” che ti permette di
trovare e correggere i problemi velocemente.
Qualità e riconoscimenti nel mondo
dell’industria
E’ importante sapere se il software FEM che userai si
accurato, affidabile, testato e provato. E’ importante
sapere se è comunemente accettato nel tuo segment
industriale. Devi considerare lo schema di validazione
il tuo fornitore di software usa prima della distribuzio
Quale standard di riferimento incontra?
Quali test case sono usati?
Quale sistema di qualità seguono?
Come sono testate le nuove versioni ogni anno?
Le versioni di NEi Nastran sono testate su più di 5000
modelli di test e 300 casi di test standard di riferimen
da NAFEMS, Societé Francaise des Mechaniciens, Roa
Formulas for Stress and Strain e altre soluzioni teoric
note.
In aggiunta, le soluzioni sono sistematicamente
comparate ad altri solutori Nastran ed agli altri soluto
FEM più importanti. Oltre all’accuratezza, la velocità
soluzione è testata su modelli di dimensioni variabili
poche migliaia a molti milioni di gradi di libertà usand
tutti i tipi di elementi e di sequenze di soluzione. I so
usati in NEi Nastran sono tra i più veloci e potenti
nell’industria.
Bontà a lungo termine del tuo investimen
software
Comprare un pacchetto FEM è un investimento e com
ogni investimento dovrebbe dare un ritorno nel tempAlcune cose da considerare sono:
Di quale tipo di moduli aggiuntivi avrai bisogno p
analisi?
Avrai bisogno di comprare e/o passare ad una
configurazione completamente diversa di pacche
software?
Quanto spesso avviene l’aggiornamento del softw
e questi update contengono caratteristiche utili?
Queste domande ti forniranno una idea di come il tuo
investimento software andrà nel tempo.
Un approccio dell’industria dei software FEM consist
nell’offrire ai nuovi utilizzatori pacchetti base econom
e, nel momento in cui le conoscenze degli utilizzatori
sono accresciute, proporre loro di migrare verso pacc
con caratteristiche tecniche di livello più elevato. Ci s
due problemi che si manifestano con questa politica
basso prezzo di ingresso. Uno di questi è che i due
pacchetti potrebbero essere basati su due interfacce
grafiche molto diverse.
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Così, piuttosto che una transizione rapida, potrebbe
essere necessario un nuovo importante apprendimento
ed un processo di familiarizzazione con il software. Nel
caso peggiore, i due pacchetti potrebbero essere talvolta
incompatibili rendendo inutilizzabili i modelli ed i risultati
precedentemente calcolati. Peraltro, i distributori
potrebbero non scontare in alcuna misura l’acquisto del
“pacchetto base” al momento del passaggio al software
più evoluto, richiedendo di fatto un ri-acquisto integrale
del più potente e costoso software specialistico quando le
caratteristiche del pacchetto a basso costo non sono più
sufficienti.
Un altro approccio commerciale tipico del “mondo” FEM
consiste nel “segmentare” il software in un gran numero
di moduli. Anche in questo caso, mentre il prezzo iniziale
è senza alcun dubbio attraente ed si può sposare
immediatamente con il tuo budget, gli svantaggi a lungo
termine possono essere dovuti a maggiori costi nascosti,
carenza di integrazione tra i moduli e l’incapacità di
risolvere analisi di alto livello, più sofisticate.
L’approccio NEi Nastran è di offrire un limitato numero di
moduli completi. In questo modo, il software è ben
integrato, l’apprendimento è un processo lineare e
continuo, ed il costo è contenuto dividendo i pacchetti
secondo le più importanti linee di analisi da un punto di
vista funzionale piuttosto che da considerazioni di
marketing. Le caratteristiche user-friendly del
modellatore Femap e del solutore Nastran ti permettono
di progredire facilmente col tuo passo. Il tuo investimento
iniziale non è mai perso.
Un altro aspetto da considerare nell’utilizzo a lungotermine è cosa succede dopo l’acquisto. Man mano che
sviluppi le capacità FEM nella tua organizzazione, potrai
aver bisogno di una partnership con il tuo fornitore di
software. Avrai bisogno di un’attenzione personale legata
sia alla politica del supporto tecnico e agli argomenti dei
training che allo sviluppo software per soddisfare i tuoi
bisogni specifici. Non correre il rischio di perderti tra le
grandi software-houses che non riescono ad ascoltare le
richieste dei loro clienti per nuovi sviluppi, o scoprire che
il marketing e la pubblicità hanno la precedenza rispetto
allo sviluppo tecnico. Alcune domande a cui dare una
risposta sono:
Quali caratteristiche sono state aggiunte nell’ultimo
anno al software e come erano inizializzate?
La qualità del supporto che ricevo è condizionato dal
numero di licenze che ho acquistato?
Qual è la storia recente del software in termini di
upgrade, nuove caratteristiche, implementazione di
nuove tecnologie, facilità nell’uso e migliori
prestazioni?
Avrò voce in capitolo nel richiedere nuove
potenzialità del software o questa è una prerogat
riservata essenzialmente agli interessi di pochi cl
importanti?
Quale percentuale di ricavi legate al mio contratt
alla ricerca e lo sviluppo e quale percentuale al
marketing?
Condivisione con i fornitori, i clienti ed i
partner di sviluppo del prodotto
Al crescere del tuo coinvolgimento nel FEM, troverai
ci saranno molte occasioni dove vorrai e avrai bisogn
condividere dati FEM con altri enti coinvolti nel proce
di sviluppo di un prodotto. In alcuni casi, le prospettiv
business legate alla di vendita di prodotti o servizi
possono richiedere un certo tipo di software FEM. Gl
specialisti del rapid prototyping possono spesso far
risparmiare tempo e costi leggendo file direttamente
loro dispositivo. La compatibilità con i più importantifornitori di materiali e componenti può facilmente
portare a collaborazioni. E’ importante essere consap
che le forti capacità di connessione del software FEM
sono un aspetto che può avere importanti benefici in
termini di business.
La larga accettazione di Nastran nell’industria, i form
dati standard e le eccellenti capacità di trasferimento
file assicurano che queste transazioni possano avven
con il minimo tempo, sforzo e investimento. Scoprira
Nastran è largamente usato come software di riferim
in molte realtà e che è in grado di gestire modellirealizzati con i principali pacchetti di analisi FEM.
―Man mano che si sviluppano le capacità FEM
nella tua organizzazione, vorrai una partner
con il tuo fornitore di software.‖
Sommario
E’ facile rimanere disorientati dalla grande possibilità
scelta di prodotti software FEM e dall’apparente
complessità di questa tecnologia. Una preoccupazion
comune in questo tipo di scelta è quella di finire consoftware costosi e difficili da usare e che non portera
benefici attesi. Un consiglio di base per evitare quest
rischio è quello di usare il software su i tuoi modelli p
di acquistarlo.
Se hai ulteriori domande sull’acquisto di software FE
contatta il numero verde 800-777541 o scrivi a
[email protected] per richiedere la nostra Guida
Gratuita all’Acquisto del Software FEM.
5/14/2018 Introduzione All Analisi Fem - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/introduzione-all-analisi-fem 10/11
www.NEiSoftware.com © 2011 All Rights Reserved. www.SmartCAE
Glossario FEM
Soluzione approssimata
Una soluzione vicina alla risposta reale ma che contiene alcune
incertezze sulle assunzioni fatte, sulla geometria, sui carichi o i
vincoli, che non riflette esattamente la realtà fisica.
Condizione al contorno
Un vincolo che definisce la connessione che il modello FE ha
con l’ambiente fisico.
Buckling
Problema di instabilità elastica sotto carichi di compressione.
Soluzione in forma chiusa
La soluzione esatta di un problema che è fornita da
un’equazione analitica.
Risposta dinamica
Determina spostamenti, carichi, stress e strain in strutture
soggette a carichi transitori o variabili in frequenza.
Fatica
Determina la vita di un componente soggetto a carichi ciclici.
Elemento finito
Una forma geometrica relativamente semplice da formulare e
analizzare, per esempio trave, piastra e parallelepipedo.
Analisi agli Elementi Finiti (FEA)
Uno dei diversi metodi numerici che possono essere usati per
risolvere un problema complesso suddividendolo in un numero
finito di problemi semplici.
FluidodinamicaAnalisi dei flussi di liquidi e gas.
Trasferimento di calore
determina temperature, gradienti termici, flussi e passaggi di
calore dovuti a conduzione, convezione e irraggiamento in
strutture e fluidi.
Modello lineare
un modello per cui scalando i carichi applicati, si scalano della
stessa quantità i risultati dell’analisi (spostamenti, stress, etc.).
Analisi Statica Lineare
Determina spostamenti, carichi, stress, strain e proprietà di
massa in strutture dal comportamento lineare, soggette a
carichi statici.
Carico
Una forza, pressione, momento o altro tipo di forza applic
un modello; può anche includere condizioni termiche comgradienti termici.
Proprietà dei Materiali
Caratteristiche fisiche, meccaniche e termiche intrinseche
materiale come il modulo di Young, la conduttività termica
Mesh
La griglia di elementi e nodi che approssimano la struttura
Movimento
Determina spostamenti, velocità, accelerazioni, carichi, str
strain meccanismi mobili ed oggetti impattanti
NASTRAN un acronimo di NASA STRuctural ANalysis software,
originariamente sviluppato da NASA per il programma spa
negli anni ‘60; di fatto il solutore FEM standard nei settori
aerospaziale ed automobilistico.
Nodo
Punto utilizzato per definire i vertici degli elementi sui qua
carichi e vincoli possono essere applicati.
Analisi Modale
analizza le vibrazioni caratteristiche di strutture (frequenze
naturali e forme modali).
Pre-processor Programma per creare modelli agli elementi finiti.
Post-processor
Programma per visualizzare graficamente i risultati di un’a
agli elementi finiti.
Solutore
Programma che prende un modello agli elementi finiti, lo
converte nella sua rappresentazione matematica matricial
risolve le equazioni per produrre i risultati
Strain
L’allungamento percentuale di una parte; una rappresenta
matematica delle deformazioni locali su una struttura.
Stress
Carico per unità di area; una rappresentazione matematic
delle tensioni nelle strutture.
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Risorse Addizionali
Guida all’acquisto del software FEM
Con questa guida gratuita scoprirai:
· Domande importanti da porre ai distributori di software
· Errori comuni durante l’acquisto
· Come scegliere il software che incontra le nostre esigenze di proget
· Come valutare le esigenze future di software FEM
www.elementifiniti.it/guida-fem/modulo
Chi è NEi Software
NEi Software è leader mondiale nell'innovazione CAE come fornitore di software Nastran per analisi ad elementi finiti (F
simulazione ingegneristica e test virtuali. NEi Software offre agli ingegneri gli strumenti per capire a fondo le problemat
del progetto tramite prototipi digitali, immagini, grafici di contorno, grafici e animazioni di stress strutturale lineare e nolineare, oltre a simulazioni di deformazione, dinamica, vibrazioni, cinematica, impatto, trasferimento di calore e
fluidodinamica (CFD). Il sito presenta casi di studio nel settore aerospaziale, automobilistico, marittimo, petrolifero, me
e dei prodotti di consumo con video dimostrativi, webinar, tutorial e programmi di formazione.
Chi è SmartCAE
SmartCAE nasce con l’obiettivo di fornire nel mercato italiano “soluzioni” CAE, intese come combinazione di prodotti
software allo stato dell’arte, formazione e servizi di consulenza. SmartCAE mette a disposizione dei propri clienti oltre 4
anni-uomo di esperienza CAE, ed un portafoglio di software in grado di simulare una grandissima parte dei problemi
dell’ingegneria strutturale. Le aree di competenza comprendono calcolo FEM, analisi dinamica multi-corpo, ottimizzazio
strutturale, correlazione CAE-test, con significative applicazioni nei settori automotive, marino, aeronautico, difesa,
industriale. SmartCAE è il rivenditore per l’Italia dei prodotti di NEi Software.
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