EnginSoft servizi di sperimentazione virtuale FEM- meccanico
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SPERIMENTAZIONE VIRTUALE
NEL SETTORE MECCANICO-STRUTTURALE

Alcuni esempi industriali

Il settore meccanico-strutturale è quello in cui la sperimentazione virtuale ha nel mondo maggior diffusione, tanto da potersi, in alcuni ambienti industriali, ritenere pratica di routine. L'esperienza di EnginSoft in questo settore si è sviluppata con la storia stessa della sperimentazione virtuale: dalle prime applicazioni, pionieristiche, ai modelli oggi praticabili, variamente complessi sia per dimensioni, che per il tipo di problema trattato.

L'attività svolta da EnginSoft parte dal principio che i modelli debbano essere costruiti specificamente in funzione dell'obiettivo posto dal calcolo, e può essere ricondotta a tre categorie metodologiche:

  • sviluppo di modelli in relazione ai software "general purpose" di diffusione commerciale, in relazione ai quali si segnala:
    • possibilità di utilizzare una libreria di codici, che copre almeno il 90% delle applicazioni industriali;
    • possibilità di intervenire nella riparazione e manipolazione di modelli ad CAD, ricavando da questi la meshatura più adatta all'applicazione specifica;
  • sviluppo di applicazioni ad integrazione delle analisi che possono essere svolte con i codici "general purpose" di diffusione commerciale, e, quindi, ad esempio:
    • sviluppo di modelli cinematico-dinamici, per l'induviduazione della storia delle sollecitazioni;
    • impiego di post-processori per lo studio della risposta a fatica;
    • integrazione con la simulazione di processo, per ricavare la distribuzione realistica delle proprietà meccaniche di un componente, o lo stato di tensioni residue legate al processo;
    • integrazione con tutti gli applicativi sostenuti da EnginSoft;
    • gestione del calcolo in un ambiente di ottimizzazione (multiobiettivo), vincolata.
  • sviluppo di applicazioni dedicate, quali, ad esempio:

Per richiedere una valutazione circa possibili collaborazioni in questo tipo di attività, non esitate a contattarci


MODELLI IN RELAZIONE A SOFTWARE "GENERAL PURPOSE" DI DIFFUSIONE COMMERCIALE

EnginSoft può sviluppare modelli in relazione ai seguenti codici "general purpose", basati su formulazione "h" del metodo degli elementi finiti:

  • MSC-NASTRAN
  • ANSYS
  • ABAQUS
  • SYSTUS
  • STRAUS

e sul codice:

  • pro/MECHANICA

basato su formulazione "p" del metodo degli elementi finiti (elementi geometrici, elementi gerarchici)

Le applicazioni sono tutte quelle consentite da tali codici "general purpose", e, quindi, analisi della risposta statica, dinamica, termo-meccanica, e rispetto alla stabilità dell'equilibrio, per comportamenti lineari e non-lineari, in condizioni stazionarie o rispetto a transitori.

Lo spettro delle applicazioni sviluppate è molto amplio, e l'esperienza ampliamente documentabile su richiesta.


RIPARAZIONE/MANIPOLAZIONE
DI MODELLI CAD-MESHATURA

Per geometrie complesse una parte rilevante del lavoro preliminare rispetto all'analisi è l'esecuzione del modello stesso: in particolare l'acquisizione della geometria da un CAD, l'eventuale riparazione e manipolazione del modello, e la realizzazione di una mesh di qualità adeguata allo studio che si intende svolgere.
EnginSoft è particolarmente dotata per questo tipo di attività, e dispone di una varietà di strumenti software, che le consentono di superare anche le situazioni più complesse.

Di regola l'attività di riparazione/manipolazione dei modelli CAD - e la successiva meshatura - è offerta solo in relazione allo sviluppo successivo delle analisi. In alcuni casi, però, essa può essere fornita anche come servizio a sé stante.

I modelli di cui garantiamo lettura possono essere nei seguenti formati

  • formati nativi: Parasolid, ACIS, CADDS, CATIA
  • formati di scambio: IGES, STEP, VDA, STL

Per la meshatura si utilizzano strumenti di varia qualità e sofisticatezza: dai meshatori automatici dei codici di calcolo e pre-processori più diffusi, ai meshatori avanzati, quali ICEM. Possono essere utilizzate anche soluzioni ibride, con trasposizioni ed integrazioni di mesh tra quelle valide per formulazioni "p" e quelle valide per formulazioni "h".

La meshatura può essere sviluppata secondo specifiche interne dell'azienda, o in relazione alle specifiche rilasciate dal cliente.


INTEGRAZIONE DELLA "STRESS ANALYSIS"
CON L'ANALISI DI PROCESSO

In alcuni casi le previsioni di risposta di un componente meccanico - in particolare per quanto attiene alla sua resistenza e/o durabilità - sono in contrasto con le prestazioni effettive manifestate dal componente realizzato. Se così è, l'utilità della sperimentazione virtuale risulta, almeno in parte, vanificata.
La motivazione logica - al di fuori di motivi legati ad un'eventuale inadeguatezza dei modelli e/o degli strumenti software utilizzati - è da ricercare in due fatti:

  • le proprietà dei materiali utilizzate nei modelli sono non-realistiche: vengono usati valori medi, desunti dalla normativa o da prove convenzionali, mentre nella realtà la loro distribuzione nel pezzo è fortemente variabile in dipendenza del processo manufatturiero, ed è inoltre influenzata dalla presenza di difetti;
  • non si conosce lo "stato zero", rispetto a cui si applicano le sollecitazioni: non si conoscono, cioè, le coazioni presenti (e.g. tensioni residue da processo), né la variazione di queste legata a trattamenti di varia natura.

EnginSoft è in grado di fornire, in un buon numero di casi, l'integrazione di modelli per l'analisi di processo con quelli impiegati nella "stress analysis". Dai primi possono essere desunte sia mappe di qualità del materiale, che campi di tensione residue.
L'analisi successiva della risposta meccanica risulta così di gran lunga più realistica.

POST-PROCESSING E VERIFICHE SECONDO NORMATIVE SPECIFICHE

Tutti i modelli sono sviluppati in modo coerente rispetto all'obiettivo posto dal cliente. Può trattarsi di un obiettivo di studio e/o ricerca precompetitiva, ma può trattarsi anche di una precisa finalizzazione rispetto alla progettazione e documentazione di progetto.
In questo caso può essere necessario post-processare i dati o, comunque, estendere lo studio al controllo dei risultati rispetto a normative specifiche.
Al riguardo i servizi offerti da EnginSoft sono di due tipi:

  • compatibilizzazione dei risultati ottenuti su modello con i riferimenti dati da norme o specifiche tecniche: operazione spesso non banale se le norme non contemplano il calcolo su modello numerico (ma solo quello manuale su modello convenzionale);
  • realizzazione di procedure integrate di post-processing dei dati, per ottenere relazioni di calcolo automatiche.

L'esperienza in questo campo è molto vasta, ed è sostenuta dalle necessarie competenze accademiche. Le applicazioni sviluppate ad oggi vanno dalle strutture off-shore, dagli apparecchi in pressione, dagli apparecchi di sollevamento e trasporto, dagli impianti a fune sino ai "roller-coaster".


TEMPLATE ED APPLICAZIONI ON-LINE

In alcuni casi i problemi hanno natura ricorrente, sia come argomento che come sequenza di analisi/progettazione. Tipico il caso di produzioni su serie, di standardizzazione di prodotto, o simili.

In questi casi può convenire mettere a punto una sequenza di calcolo fissa, in cui ogni passaggio sia stabilito una volta per tutte e reso automatico - inclusa la realizzazione dei modelli, il loro post-processamento, e la redazione della relazione di calcolo -. In questo modo l'utente ha a disposizione una interfaccia dedicata, strutturata in modo elementare, attraverso la quale l'intero calcolo può essere svolto anche da persona non competente in materia di modelli numerici, e con livello di affidabilità documentabile e costante.

Una volta messa a punto e testata la sequenza di calcolo, l'interfaccia (la "template") può essere utilizzata in due modalità distinte:

  • presso il cliente, su proprio elaboratore, se il cliente dispone anche del/dei software di analisi richiamati dalla sequenza di calcolo;
  • in remoto, via Internet, se il cliente non dispone dei software di analisi richiesti, ed intende utilizzare quelli residenti presso EnginSoft, o comunque disponibili sulla rete.

Utilizzare una template, in particolare come metodo di accesso, in remoto, a risorse CAE messe a disposizione da altri, garantisce all'industria (specie alla PMI) di lavorare senza rischio di applicazioni a vuoto, senza dover affrontare il costo di licenze software che sarebbero di fatto utilizzate solo occasionalmente, e senza dover acquisire in azienda le competenze specifiche.


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