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CALCOLI FEM STATICI

Il metodo agli elementi finiti è un procedimento di analisi numerica che consente di risolvere una vasta classe di problemi di ingegneria mediante la discretizzazione di una qualunque struttura. Esso rappresenta attualmente lo strumento di calcolo più potente a disposizione nel campo dell'analisi strutturale.

Calcoli FEM statici

Vantaggi

I vantaggi che il calcolo strutturale ad elementi finiti presenta sono diversi e possono essere riassunti nei seguenti punti:

  • massima precisione dei risultati e conseguente aumento della sicurezza;
  • possibilità di ottimizzare la costruzione riducendo il materiale in eccesso ed il peso dell'intera struttura assicurando allo stesso tempo che il progetto risponda ai criteri di sicurezza;
  • possibilità di analizzare in tempi molto brevi ogni variante di una soluzione base per poi scegliere quella ottimale;
  • ampio credito da parte di Istituti di Classifica nazionali ed internazionali;
  • considerevole risparmio economico complessivo;
  • miglioramento globale del prodotto;
  • ottimizzazione della struttura dal punto di vista dinamico-vibrazioni.

Analisi statica lineare

In ambito industriale l'analisi statica FEM viene utilizzata per la progettazione e verifica strutturale seguendo i seguenti passi:

  • generazione del modello FEM;
  • applicazione delle condizioni di carico (statici, semi-statici ecc..);
  • analisi dei valori delle deformate e delle tensioni;
  • analisi instabilità ("buckling");

Le principali applicazioni sono:

  • costruzioni metalliche civili ed industriali (norme UNI);
  • organi meccanici (norme UNI);
  • apparecchi di sollevamento (norme UNI, FEM, ABS, Lloyd's Register of Shipping, ecc.);

In ambito navale l'analisi statica FEM viene utilizzata per la previsione globale delle tensioni e delle deformate della nave e viene suddivisa nei seguenti passi:

  • generazione del modello FEM;
  • applicazione delle condizioni di carico in accordo alle Società di Classifica o esperienza Meccano;
  • analisi dei valori delle deformate e delle tensioni;
  • analisi di stabilità;

Inoltre possono essere eseguite le seguenti analisi locali tipiche:

  • analisi delle tensioni nei blocchi durante la fase di sollevamento;
  • analisi di racking;
  • analisi locale dei collegamenti tra le paratie corrugate e la struttura di navi chimichiere;
  • analisi della zona di carico in accordo alla Società di Classifica;
  • analisi di zone particolari come teatri, discoteche, magrodome a bordo;
  • analisi dei piani di struttura di piattaforme;
  • analisi dei basamenti dei motori principali dei diesel generatori;
  • analisi dei boccaportelli;
  • analisi dei collegamenti strutturali degli Azipod® alla struttura nave.

La documentazione finale comprende un report con i valori delle isotensioni, deformate e tutto quanto necessario per una corretta interpretazione dei risultati e/o approvazione delle Società di Classifica.

Analisi per elemeni compositi

Molti progettisti ricorrono oggigiorno a nuovi materiali e a nuove forme per le loro strutture: si pensi ad esempio ai panelli sandwich o all'ala di un aeroplano. Con l'esperienza e le risorse necessarie (software adeguato e personale qualificato) siamo in grado di verificare anche questo tipo di strutture.

Analisi di instabilità

Una trave soggetta a carico assiale o una parete sottile compressa possono essere soggette a fenomeni di instabilità. La semplice analisi del comportamento statico non è sufficiente a prevedere questi fenomeni poichè la struttura può manifestare piccoli spostamenti fino al raggiungimento di un carico critico che porta al collasso della struttura. L'esperienza acquisita negli anni ci ha insegnato che alla presenza di tensioni di compressione elevate va sempre ricercato il coefficiente di stabilità.

Analisi statica e dinamica non lineare

Il comportamento elastico lineare delle strutture, ipotizzato nella pratica, non sempre è applicabile: si pensi ad esempio allo studio di un corpo in gomma o di una struttura soggetta ad azioni che ne richiamino le riserve plastiche (snervamento dei materiali). Sempre più frequentemente si analizza il comportamento delle strutture in prossimità della rottura (prove crash degli autoveicoli ad esempio). Con il software in dotazione e il nostro know-how siamo in grado di analizzare le strutture con diverse tipologie di non linearità: materiale, grandi spostamenti, ecc...

Analisi termica stazionaria e dei transitori

In molti progetti, l'effetto dei carichi esterni è trascurabile rispetto a quello delle condizioni termiche dove dilatazioni e contrazioni non possono essere trascurati. Ad esempio nel caso di una scheda di un circuito elettronico o di un serbatoio in pressione le deformazioni indotte dall'espansione termica possono essere disastrose. Con questo tipo di analisi ad elementi finiti si può facilmente determinare l'andamento delle temperature. In molti altri progetti è fondamentale lo studio del flusso del calore come ad esempio negli stampi. Il potente postprocessore ci permette di visualizzare sia i campi di temperature che i flussi del calore. I casi di generazione di calore per attrito tra mezzi meccanici oppure i casi di brusco raffreddamento vengono affrontati con l'analisi termica transitoria.

Ottimizzazione strutturale statica e dinamica

In base ai risultati dell'analisi previsionale statica e dinamica si procede all'ottimizzazione della struttura con l'obiettivo di migliorare in termini di sicurezza e rendimento la struttura della nave.

 
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