Le analisi agli elementi finiti FEA, anche impropriamente chiamate analisi FEM sono utilizzate per calcolare il comportamento strutturale di un sistema.
Si tratta di valutazioni impiegate nell’ambito dello studio ingegneristico sui modelli meccanici, mirate a individuare problemi e criticità con il linguaggio matematico. Nell’articolo di oggi approfondiremo i benefici di questa tecnica di simulazione su costi e competitività dell’azienda.
Come si realizza l’analisi FEM?
L’analisi FEM o Finite Element Analysis (FEA) è uno strumento di simulazione ingegneristica che permette di analizzare, sperimentare e aggiornare i parametri caratteristici e le configurazioni di design, partendo da un modello geometrico CAD.
Con la simulazione di prototipi virtuali è possibile realizzare un modello geometrico, impostandolo a partire da materiali e caratteristiche meccaniche specifiche. A questo punto si può testare il sistema effettuando più e diverse prove – di resistenza, di trazione, compressione o torsione.
L’analisi FEM richiede la realizzazione di una mesh – o griglia di calcolo – una suddivisione della geometria in elementi che permette di scomporre il problema in più parti, così da raggiungere una precisione di risultato globale migliore. La griglia di calcolo consente, infatti, di cogliere singole capacità, prestazioni e fenomeni che influenzano il sistema nel suo complesso.
La costruzione della griglia di calcolo richiede un’attenta valutazione, dal momento che una mesh con discretizzazione troppo bassa potrebbe non focalizzarsi su dettagli importanti; allo stesso modo, una griglia di calcolo troppo fitta può richiedere ai software e agli analisti troppo tempo per essere sviluppata e interpretata, con il rischio così di incrementare risorse di calcolo e costi.
Portata a termine questa fase, si passa alla definizione delle proprietà del materiale, dei vincoli e carichi del sistema. Queste azioni condotte con strumenti di simulazione virtuale permettono di ottenere un risultato equivalente a quello che si otterrebbe con operazioni reali che coinvolgono forze e pressioni.
Immagine realizzata da Ansys (https://www.ansys.com)
Una considerazione importante che anticipa il tema dei vantaggi della simulazione – come la riduzione dei costi e l’incremento della competitività – ha a che vedere con le opportunità di uno studio personalizzato. Per analizzare, valutare e riprodurre il comportamento di un modello, è indispensabile replicarne la risposta strutturale. Difficilmente, infatti, una procedura tradizionale può essere sufficiente per affrontare lo studio ingegneristico che, al contrario, deve essere approcciato con strumenti di simulazione specifici e dedicati. Il valore aggiunto di strumenti di analisi di prototipi virtuali è quello di poter isolare certe variabili, così da prevedere reazioni e risposte in modo sempre più accurato.
A questo proposito, è fondamentale ricordare che i software di analisi FEM sono notevolmente migliorati negli ultimi anni, sia a livello di prestazione e precisione di risultato, sia per quanto riguarda l’usabilità e la gestione stessa dello strumento.
Ora che abbiamo visto come si realizzano le analisi agli elementi finiti, passiamo alle opportunità per i business che affidano lo sviluppo prodotto a software di simulazione come Ansys.
I vantaggi dell’analisi FEM: minori costi e incremento della competitività
Gli strumenti di analisi dei prototipi virtuali riservano imperdibili benefici alle imprese, a partire da un maggior controllo dei costi. Con l’utilizzo di software e ambienti virtuali, le risorse impiegate per la realizzazione e i test su prototipi fisici possono essere ridotte, perché di fatto si riduce la necessità di effettuare prototipazioni reali.
Inoltre, il miglior contenimento dei costi è una naturale conseguenza della miglior velocità di sviluppo, grazie alla possibilità di impostare i parametri e applicare modifiche alla geometria in poco tempo. Queste opportunità sono una leva strategica che incide, quindi, anche su produttività ed efficienza aziendale.
Di fatto, la progettazione guadagna valore, si evolve, raggiungendo standard e livelli sempre più alti e di qualità.
Strumenti di simulazione completi e avanzati sono la chiave per condurre analisi FEM e indagare fenomeni strutturali con l’obiettivo di raggiungere standard progettuali sempre migliori.
Il valore aggiunto è dettato dalla quantità – e qualità – delle informazioni ottenute, che influenzano anche la capacità dei progettisti di superare sfide ingegneristiche senza rinunciare alla competitività e agli obiettivi di business. Personalizzando il prodotto in un ambiente di testing virtuale, infatti, non solo si velocizzano sviluppo e progettazione, ma si acquisiscono competenze e know how spendibili in processi successivi.
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