Modellare il modo in cui prodotti, edifici e strutture reggono nell'uso quotidiano implica la risoluzione di equazioni differenziali alle derivate parziali intrattabili che calcolano le sollecitazioni sotto una miriade di carichi.
Figura 1: un modello di sedia CAD e la sua semplificazione per le simulazioni FEM ( modello disponibile su https://grabcad.com/library/a-chair-loft-1)
Per fare ciò è necessario utilizzare dei metodi che di per se implicano delle semplificazioni, pertanto la domanda che spesso ci poniamo è QUANTO SONO ACCURATE LE NOSTRE ANALISI?
Per rispondere a questa domanda ci dobbiamo basare su due assiomi fondamentali:
1. Garbage in, Garbage out
Figura 2: una mesh non connessa quando è necessario, può portare ad errori di valutazione sui valori modali oppure può portare ad errori di calcolo.
Se butti dentro spazzatura, ottieni spazzatura.
Così come in cucina dipende tutto dalla bontà delle materie prime, anche nella simulazione le ipotesi di partenza che si immettono nel software più costoso e più performante del mondo faranno la differenza tra un buon risultato ed un pessimo risultato.
Picchi di sforzo, forze non perfettamente distribuite, semplificazioni troppo spinte o non eseguite, possono cambiare notevolmente il risultato ottenuto, portando ad errori di progettazione anche gli ingegneri più esperti.
Ecco che è importante, prima di cominciare a premere tasti su un qualsiasi software, fare una buona formazione e verificare strutture già esistenti o case-test già dimostrati. In questo modo si acquisisce consapevolezza della materia ed esperienza sul software.
2. Fidati, ma verifica
Va bene fidarsi del software e dei risultati, ma la buona pratica scientifica presuppone il mettere sempre tutto in discussione.
Il calcolo FEM altro non fa che velocizzare i conti a mano, permettendo di risolvere problemi complessi che se risolti a mano sarebbero molto complessi.
Quello che deve sempre guidare un ingegnere o un progettista è il proprio senso ingegneristico e la propria confidenza con l'argomento.
Se ad esempio si ottengono dei risultati che sono 10 volte più grandi di quanto normalmente ci si aspetta, il buon professionista sicuramente ricontrolla i conti per capire se qualcosa non va o se effettivamente vi è stato un errore di progettazione.
Ma è anche vero il contrario, ossia se si ottiene un risultato che al primo tentativo risulta in linea con quanto previsto dalla normativa, è sempre buona norma controllare e verificare la procedura.
le simulazioni FEM sono veritiere tanto quanto è consapevole l'analista che le esegue
L'errore avviene sempre in due sensi: se nel primo caso l'unica cosa che si perde è il tempo per effettuare un nuovo re-design, nel secondo caso si rischia di mettere a rischio la vita delle persone (anche se si vuole sempre avere la dimensione perfetta, preferibile sovradimensionare che sottodimensionare).
Da quanto esposto fin qui, possiamo dire che le simulazioni FEM sono tanto buona quanto lo è l'operatore che le esegue. Non si deve mai confondere la competenza di un ingegnere analista con la tecnica nell'utilizzo di un software in quanto la capacità risiede nella competenza di valutazione, non nella tecnica esecutiva.
Ing. Francesco Grispo
fgcaeanalyst.com
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