Introduzione All Analisi Fem

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Introduzione all’Analisi FEM 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 stata pensata per farti familiarizzare velocemente con le basi di questa tecnologia e aiutarti a valutare il tipo di software di cui 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 valutare criticamente il software disponibile sul mercato e determinare un percorso adatto alle tue necessità progettuali, il tuo livello 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.


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 di sovrapposizione, 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 calcolare π, 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 di π.

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 problemi complessi, ed oggi è diventato il metodo principale per l’analisi strutturale. Come indica il nome, esso scompone un problema complesso in un numero finito di problemi semplici.

Nella realtà una struttura continua possiede un numero infinito di problemi semplici, ma l’analisi agli elementi finiti approssima il comportamento di una struttura continua tramite la discretizzazione in “elementi finiti” analizzando un numero finito di problemi semplici.Ogni elemento in un’analisi agli elementi finiti è uno di questi 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 possibile applicare i carichi ed i vincoli. Più fine è la discretizzazione (mesh), maggiore è il numero di nodi ed elementi e più fedelmente si riesce a rappresentare la geometria della struttura, l’applicazione dei carichi, nonché i gradienti di stress e strain. C’è un compromesso con il quale convivere: maggiore è il numero di nodi ed elementi del modello, maggiore è la potenza di calcolo necessaria per 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 progettazione

di prodotti e nello sviluppo di processi

Il progetto dei prodotti è essenzialmente un processo iterativo. Il progetto di un prodotto si sviluppa con un concetto, un analisi di fattibilità, la produzione di disegni, 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 del prodotto.

Nodo

Elemento


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 ambiente di simulazione

Sperimentazione & Test

Incrementa i margini di prodotto riducendo il numero di test fisici e i costi per prodotto

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 del prodotto (qualità)

Incrementa il numero di nuovi prodotti immessi sul mercato

Incrementa il numero di nuove caratteristiche dei prodotti

Riduce il costo ed il numero di prodotti resi a causa di rotture o imperfezioni di progetto


Sviluppare il concetto e analizzare la parte

Il 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 costi

e aumentando la qualità dei prodotti

L’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 con un alto grado di intuitività e di sviluppare test virtuali prima di concentrarsi sulla finalizzazione in prototipi fisici di una particolare configurazione.

Questi sono i principali vantaggi tecnici ed economici legati all’integrazione dell’Analisi FEM nel processo di progettazione. Per questo motivo un numero crescente di aziende sta adottando la simulazione FEM nelle proprie procedure di sviluppo prodotto.

Quando dovrebbe essere usata l’Analisi agli

Elementi Finiti

Un buon modo per iniziare a definire i tuoi bisogni in termini di software di analisi FEM è quella di analizzare il tuo processo di progettazione esistente e capire come l’analisi agli elementi finiti possa aiutarti ad ottimizzare il processo, a ridurre i costi o il time to market. Abbiamo accennato ad alcuni di questi benefici nei paragrafi precedenti. Nella lista seguente sono presenti alcune domande che ogni analista e manager dovrebbe porsi per comprendere i benefici apportati dall’analisi FEM nel suo 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 necessari per 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 e disegni?

Quanti test sono necessari per produrre un prodotto 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 un

significativo 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.


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 FEM oggigiorno 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 analisi strutturali usando la soluzione Statica Lineare. Determinare gli stress ai quali una parte è sottoposta per una data condizione di carico e di vincolo è una funzione di base del FEM ed è il punto di partenza per imparare ad usare ogni software ad elementi finiti.

Ad ogni modo, una volta apprese le funzioni di base, ci possono essere molte altre opzioni di analisi che potrebbero essere importanti durante lo sviluppo del 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 test, può rendersi necessario aumentare il livello di sofisticazione considerando aspetti come le non linearità e le condizioni transitorie.

Per di più, l'analisi richiede considerazione sul tipo di materiale usato. Tipicamente, le proprietà dei materiali 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 sono caricati oltre il limite di elasticità, può essere indispensabile l’uso di modelli di materiale non lineari.

Da un punto di vista pratico, un buon modo di determinare il tipo di analisi di cui hai bisogno è scegliere un componente rappresentativo di un progetto sul quale hai lavorato ed usarlo come esempio da sottoporre ai distributori di software per una dimostrazione pratica. Rispondere a queste domande ti aiuterà a determinare i 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.


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 della struttura (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 meccanismi mobili 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. I software 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, Max 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 delle 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 ed

un stanziare un budget

A questo punto, dopo che hai trovato un buon motivo per 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 da 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 prezzi 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 la vendita di software FEM sotto questa soglia è probabile che riguardi software di basso livello.

Talvolta il prezzo di ingresso molto basso è una tattica di marketing ingannevole dove i moduli software necessari per il compito potrebbero essere aggiunti in seguito.


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 state originariamente 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 adottato globalmente.

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 è ancora specificato come il solo solutore accettabile per FEM in progettazione e sviluppo di prodotti. E’ su questa 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 ed apprezzare totalmente solo dopo aver usato questa tecnologia per un certo tempo. Sfortunatamente, la tua decisione deve essere presa in tempi rapidi.

Un modo semplice e diretto per prendere coscienza delle prestazioni di un pacchetto FEM, è quello di vedere il tuo particolare problema di progettazione risolto nell’ambiente FEM che stai considerando. In altre parole, non accontentarti di una dimostrazione a scatola chiusa o di 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 test reali e avere un’idea su quanto tempo è necessario per 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, ed analizza le informazioni grafiche e numeriche nella simulazione. Di seguito sono elencati alcuni degli aspetti tecnici che differenziano i pacchetti software di alto livello professionale:

L’interfaccia grafica professionale e amichevole ed un menu ben organizzato che aiutano nella preparazione del modello.

La presenza di interfacce complete per import/export di geometrie CAD, modelli FEM, e risultati di analisi.

Tecniche matematica all’avanguardia, come i solutori PCGLSS e VSS, per contenere i tempi di calcolo e risolvere rapidamente i problemi FEM.

Solutori validati da procedure di Quality Assurance e da 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 forma di grafici e tabelle per la generazione del report.

http://www.nenastran.com/demo


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 software e 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 sia accurato, affidabile, testato e provato. E’ importante sapere se è comunemente accettato nel tuo segmento industriale. Devi considerare lo schema di validazione che il tuo fornitore di software usa prima della distribuzione.

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 riferimento da NAFEMS, Societé Francaise des Mechaniciens, Roark’s Formulas for Stress and Strain e altre soluzioni teoriche note.

In aggiunta, le soluzioni sono sistematicamente comparate ad altri solutori Nastran ed agli altri solutori FEM più importanti. Oltre all’accuratezza, la velocità della soluzione è testata su modelli di dimensioni variabili da poche migliaia a molti milioni di gradi di libertà usando tutti i tipi di elementi e di sequenze di soluzione. I solutori usati in NEi Nastran sono tra i più veloci e potenti nell’industria.

Bontà a lungo termine del tuo investimento

software

Comprare un pacchetto FEM è un investimento e come ogni investimento dovrebbe dare un ritorno nel tempo. Alcune cose da considerare sono:

Di quale tipo di moduli aggiuntivi avrai bisogno per le analisi?

Avrai bisogno di comprare e/o passare ad una configurazione completamente diversa di pacchetto software?

Quanto spesso avviene l’aggiornamento del software 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 consiste nell’offrire ai nuovi utilizzatori pacchetti base economici e, nel momento in cui le conoscenze degli utilizzatori si sono accresciute, proporre loro di migrare verso pacchetti con caratteristiche tecniche di livello più elevato. Ci sono due problemi che si manifestano con questa politica del basso prezzo di ingresso. Uno di questi è che i due pacchetti potrebbero essere basati su due interfacce grafiche molto diverse.

http://www.nenastran.com/fea/testimonials


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 lungo termine 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 prerogativa riservata essenzialmente agli interessi di pochi clienti importanti?

Quale percentuale di ricavi legate al mio contratto va 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 che ci saranno molte occasioni dove vorrai e avrai bisogno di condividere dati FEM con altri enti coinvolti nel processo di sviluppo di un prodotto. In alcuni casi, le prospettive di business legate alla di vendita di prodotti o servizi possono richiedere un certo tipo di software FEM. Gli specialisti del rapid prototyping possono spesso far risparmiare tempo e costi leggendo file direttamente nel loro dispositivo. La compatibilità con i più importanti fornitori di materiali e componenti può facilmente portare a collaborazioni. E’ importante essere consapevoli 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 formati di dati standard e le eccellenti capacità di trasferimento di file assicurano che queste transazioni possano avvenire con il minimo tempo, sforzo e investimento. Scoprirai che Nastran è largamente usato come software di riferimento in molte realtà e che è in grado di gestire modelli realizzati con i principali pacchetti di analisi FEM.

―Man mano che si sviluppano le capacità FEM

nella tua organizzazione, vorrai una partnership

con il tuo fornitore di software.‖

Sommario

E’ facile rimanere disorientati dalla grande possibilità di scelta di prodotti software FEM e dall’apparente complessità di questa tecnologia. Una preoccupazione comune in questo tipo di scelta è quella di finire con software costosi e difficili da usare e che non porteranno i benefici attesi. Un consiglio di base per evitare questo rischio è quello di usare il software su i tuoi modelli prima di acquistarlo.

Se hai ulteriori domande sull’acquisto di software FEM, contatta il numero verde 800-777541 o scrivi a [email protected] per richiedere la nostra Guida Gratuita all’Acquisto del Software FEM.

mailto:[email protected]


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.

Fluidodinamica Analisi 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 applicata a un modello; può anche includere condizioni termiche come gradienti termici.

Proprietà dei Materiali Caratteristiche fisiche, meccaniche e termiche intrinseche di un materiale come il modulo di Young, la conduttività termica, ecc.

Mesh La griglia di elementi e nodi che approssimano la struttura.

Movimento Determina spostamenti, velocità, accelerazioni, carichi, stress, e strain meccanismi mobili ed oggetti impattanti

NASTRAN un acronimo di NASA STRuctural ANalysis software, originariamente sviluppato da NASA per il programma spaziale negli anni ‘60; di fatto il solutore FEM standard nei settori aerospaziale ed automobilistico.

Nodo Punto utilizzato per definire i vertici degli elementi sui quali 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’analisi agli elementi finiti.

Solutore Programma che prende un modello agli elementi finiti, lo converte nella sua rappresentazione matematica matriciale e risolve le equazioni per produrre i risultati

Strain L’allungamento percentuale di una parte; una rappresentazione matematica delle deformazioni locali su una struttura.

Stress Carico per unità di area; una rappresentazione matematica delle tensioni nelle strutture.


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 progetto

· 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 (FEA), simulazione ingegneristica e test virtuali. NEi Software offre agli ingegneri gli strumenti per capire a fondo le problematiche del progetto tramite prototipi digitali, immagini, grafici di contorno, grafici e animazioni di stress strutturale lineare e non lineare, 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, medico 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 40 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, ottimizzazione 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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