PERCHE' E' IMPORTANTE RIUSCIRE A GESTIRE AL MEGLIO LE DIVERSE VERSIONI DI UNA GEOMETRIA O DI UN MODELLO
La gestione delle modifiche della geometria in un modello FEM è cruciale per garantire l'accuratezza, l'efficienza e la flessibilità del processo di analisi.
Durante il ciclo di sviluppo di un prodotto, la geometria può subire modifiche a causa di miglioramenti del design, nuove specifiche tecniche o feedback dai test fisici.
Gestire efficacemente queste modifiche assicura che l'analisi FEM rimanga accurata e rappresentativa del design attuale, poiché la precisione dei risultati dipende dalla fedeltà della geometria del modello rispetto alla realtà. Eventuali discrepanze possono portare a risultati non affidabili, quindi aggiornare regolarmente la geometria garantisce che i risultati dell'analisi siano validi e utilizzabili per decisioni progettuali.
Inoltre, integrare efficientemente le modifiche geometriche riduce i tempi di simulazione, poiché automatizzare la gestione delle modifiche permette di aggiornare rapidamente il modello senza dover ricostruire la mesh o riapplicare le condizioni al contorno da zero.
Ciò minimizza la necessità di rilavorazioni estensive, consentendo di risparmiare tempo e risorse, e le modifiche possono essere integrate senza compromettere le fasi precedenti dell'analisi.
Un sistema di gestione delle modifiche geometriche consente di rispondere rapidamente ai cambiamenti, il che è cruciale in ambienti dinamici dove le specifiche del progetto possono evolvere rapidamente.
Durante il processo di ottimizzazione del design, le iterazioni sono frequenti e una gestione efficiente delle modifiche permette di iterare rapidamente, testando varie configurazioni e miglioramenti del design senza interrompere il flusso di lavoro.
La capacità di gestire le modifiche geometriche facilita inoltre l'integrazione tra diversi software CAD e FEM, riducendo i problemi di interoperabilità e facilitando la collaborazione tra team che utilizzano diversi strumenti.
In progetti complessi, vari team possono lavorare su diverse parti del modello e un sistema di gestione delle modifiche geometriche centralizzato consente a tutti i team di accedere alle versioni più recenti del modello, migliorando la coerenza e la collaborazione.
Infine, un sistema efficace di gestione delle modifiche tiene traccia di tutte le modifiche apportate al modello, il che è utile per analizzare l'evoluzione del progetto, risolvere problemi e comprendere le decisioni prese durante lo sviluppo. Questa tracciabilità facilita anche la conformità alle normative e agli standard di qualità, permettendo di validare che tutte le modifiche siano state implementate correttamente e che il modello sia stato analizzato in base alle specifiche più recenti.
In questo processo, la scelta di un software che sia in grado di gestire quanto detto sopra in maniera efficiente e senza perdite di tempo, con un flusso di lavoro intuitivo, è di fondamentale importanza.
MIDAS NFX per la gestione delle modifiche di un progetto FEM
Tra i diversi software CAE in commercio, sicuramente MIDAS NFX è un ottima scelta.
Si analizzano adesso questi aspetti visti dal punto di vista del software.
Le schermate che si prenderanno in considerazione saranno principalmente tre:
1) La schermata geometry
2) La schermata mesh
3) La finestra di impostazione calcolo
figura 1: schermata geometry in midas NFX
La schermata geometry è il luogo dell’albero modello dove vengono salvate le istanze relative alle entità geometriche presenti.
All’interno di Midas NFX non esistono i gruppi o i raggruppamenti di entità. Quello che si può fare è la suddivisione delle diverse geometrie all’interno di diversi “geometry-set” che possono essere rinominati come si vuole.
Ma come è collegato questo aspetto con la gestione di un progetto?
Ogni qualvolta si andrà ad aggiornarne la geometria, si potrà tenere uno storico delle modifiche facilmente consultabile all’interno dello stesso modello, importando rapidamente la geometria modificata o modificandola al suo interno, senza bisogno di creare un nuovo file. Il tempo che permette di risparmiare una gestione di questo tipo è notevole.
figura 2: schermata mesh in midas NFX
Passando al modulo mesh, la possibilità di avere diversi mesh-set (griglie di calcolo associate ad una certa geometria) permette una gestione rapida della scelta di quale versione analizzare. Basterà dare il nome corretto con una corretta progressione dell’entità per poterla riconoscere subito.
Il miglior aspetto che si vede in questo software relativo alla gestione dei progetti è il modulo di creazione delle analisi.
figura 3: schermata Analisys Case in midas NFX
In questa schermata si comprende tutta la rapidità di gestione dei diversi file. Si nota sulla sinistra una schermata contenente tutte le entità sia di mesh-set, sia carichi sia di vincoli.
Al centro si hanno i mesh-set attivi, ossia quelli che si vogliono considerare nell’analisi mentre a destra i diversi carichi che faranno il loadcase.
Si comprende fin da subito come una gestione di questo tipo permette un rapido passaggio dalla vecchia configurazione alla nuova configurazione. Basterà infatti effettuare una copia della vecchia analisi ed andare a sostituire il mesh-set relativo al componente variato.
Inoltre, poiché sarà presente anche la vecchia analisi, una volta analizzata la nuova configurazione si potrà effettuare un confronto diretto con quella precedente.
Alla fine del processo, seguendo le diverse analisi, si vedrà il percorso che si è seguito modificando di volta in volta la geometria.
CASE STUDY - Analisi di una manovella in diversi materiali
Si analizza un caso pratico di quanto detto. Si vuole analizzare un elemento strutturale definito come rod, che altro non è che una manovella, realizzato in diversi materiali (figura sotto)
figura 4: modello sottoposto ad analisi per la selezione del materiale
Lo scopo è valutarne, in maniera rapida, quale di questi presenta la deformazione minore ed è in grado di resistere ai carichi applicati.
Lo scopo è quello di gestire rapidamente diverse griglie di calcolo a cui sono associati diversi materiali (ed ovviamente diversi carichi, uno per ogni mesh).
Tramite Midas NFX, la gestione di questo progetto è estremamente semplice. Infatti, una volta generate le diverse geometri all’interno dei geometry-set (facendo delle copie della geometria di partenza) e creandoci una mesh sopra con la corretta proprietà sarà sufficiente, in fase di definizione delle analisi, selezionare quali mesh-set mandare in analisi con i relativi carichi.
figura 5: schermata delle diverse analisi impostate
Il tutto integrato in un unico ambiente di lavoro con una rapidità ed una gestione molto intuitiva.
Nel momento che si effettuerà il calcolo l’analisi, si potranno lanciare tutte insieme tramite una apposita schermata:
figura 6: selezione delle analisi da lanciare
A livello di postprocessing si avranno quindi i diversi risultati delle diverse analisi, interrogando il campo che ci interessa.
figura 7: postprocessing delle diverse analisi
In questo caso, volendo guardare alla deformata, guarderemo i diversi campi di spostamento.
Tornando al caso in esame, la scelta ricade sicuramente sul componente in acciaio.
Analizzando i campi di deformata e di stress e riportando tali risultati in una tabella, si può vedere come il componente in acciaio è preferibile per questa applicazione.
Infatti, ipotizzando che l'acciaio in questione abbia uno snervamento sui 500 Mpa e che l'alluminio abbia uno snervamento sui 380 MPa, a parità di carico e di vincolo, quello in acciaio risulta avere uno spostamento minore.
figura 8: campo di spostamento per il componente in acciaio
figura 9: campo di stress per il componente in acciaio
figura 10: campo di spostamento per il componente in alluminio
figura 11: campo di stress per il componente in alluminio
CONCLUSIONE
Ricapitolando quanto detto, la gestione delle modifiche relative ad un analisi FEM è di vitale importanza.
La capacità di un software di poter gestire in maniera rapida tali modifiche è fondamentale per non andare in contro ad errori indotti da fattore umano. Altro aspetto inoltre da tenere in considerazione è la rapidità di interrogazione dei risultati per poter interrogare al meglio i dati che servono per la scelta ottima.
In questo processo MIDAS NFX offre un vantaggio elevato rispetto ad altri software. Questo non significa che gli altri software siano da meno, ma che in MIDAS la semplicità di gestione del progetto è molto più alla portata di tutti.
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Ing. Francesco Grispo
fgcaeanalyst@gmail.com
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