| Studi statici (o della sollecitazione) |
Gli studi statici calcolano gli spostamenti, le forze di reazione, le deformazioni, le sollecitazioni e il fattore di distruzione della sicurezza. Un materiale cede nei punti in cui le sollecitazioni superano un determinato livello. Il calcolo del fattore di sicurezza si basa sul criterio di cedimento. Il software offre quattro criteri di cedimento.
Gli studi statici possono aiutare a evitare il cedimento a causa delle alte sollecitazioni. Un fattore di sicurezza inferiore all'unità indica il cedimento del materiale. I grandi fattori di sicurezza in una regione indicano basse sollecitazioni e suggeriscono che è probabilmente possibile asportare del materiale da questa regione.
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| Studi di frequenza |
Un corpo quando viene disturbato dalla sua posizione di riposo tende a vibrare a determinate frequenze dette proprie o di risonanza. La frequenza propria più bassa è detta frequenza fondamentale. Per ciascuna frequenza propria, il corpo assume una forma particolare detta forma modale. L'analisi della frequenza calcola le frequenze proprie e le forme modali associate.
Teoricamente un corpo ha un numero infinito di modi. In campo FEA esistono, almeno in teoria, tanti modi quanti sono i gradi di libertà (DOF), ma nella maggioranza dei casi viene preso in considerazione solo un numero esiguo di modi.
La risposta di un corpo è considerata eccessiva se il corpo è soggetto ad un carico dinamico ad una delle sue frequenze proprie. Questo fenomeno prende il nome di risonanza. Si prenda ad esempio il caso di un'auto i cui pneumatici non sono gonfiati in modo uniforme: l'auto vibrerà in modo violento a determinate velocità a causa della risonanza. La vibrazione diminuisce o scompare a velocità diverse. Un altro esempio è il caso molto noto di una voce potente come quella di un cantante lirico che frantuma il vetro di una finestra.
L'analisi della frequenza può aiutare a evitare il cedimento a causa delle eccessive sollecitazioni provocate dalla risonanza. Fornisce inoltre informazioni preziose per risolvere i problemi legati alla risposta dinamica.
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| Studi del carico di punta |
Il carico di punta si riferisce agli improvvisi grandi spostamenti dovuti ai carichi assiali. Le strutture sottili soggette a carichi assiali possono cedere a causa del carico di punta a livelli di carico inferiori a quelli richiesti per provocare il cedimento del materiale. Il carico di punta può verificarsi in diversi modi sotto l'effetto di diversi livello di carico. In molti casi, solo il carico di punta minimo è di interesse.
Gli studi del carico di punta possono aiutare a evitare il cedimento a causa di un carico di punta.
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| Studi termici |
Gli studi termici calcolano le temperature, i gradienti termici e il flusso di calore in base alla generazione di calore, conduzione, convezione e condizioni di irraggiamento. Gli studi termici possono evitare le condizioni termiche non desiderate come il surriscaldamento e la fusione. |
| Studi progettuali |
Gli studi progettuali di ottimizzazione automatizzano la ricerca del progetto ottimale in base ad un modello geometrico. Il software offre una tecnologia in grado di rilevare rapidamente le tendenze e di identificare la soluzione ottimale con il minor numero di sequenze di analisi. Gli studi progettuali di ottimizzazione richiedono le seguenti definizioni:
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Obiettivi
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Indicare l'obiettivo dello studio, ad esempio minimizzare il materiale. Se non si definiscono gli obiettivi, il software effettua uno Studio progettuale di non ottimizzazione.
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Variabili
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Selezionare le quote che possono cambiare e impostarne i relativi intervalli. Ad esempio, il diametro di un foro può variare nell'intervallo da 0,5" a 1,0" mentre l'estrusione di uno schizzo da 2,0" a 3,0".
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Vincoli
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Impostare le condizioni che il progetto ottimale deve soddisfare. Ad esempio, le sollecitazioni, gli spostamenti e le temperature non devono superare determinati vali e la frequenza propria deve rientrare in un intervallo specifico.
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| Studi non lineari |
In alcuni casi, la soluzione lineare può produrre risultati erronei perché i concetti sui quali si basa vengono violati. L'analisi non lineare può essere utilizzata per risolvere problemi con non linearità provocata dal comportamento del materiale, dai grandi spostamenti e dalle condizioni di contatto. Si possono definire gli studi statici così come i dinamici.
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| Studi sulla dinamica lineare |
Quando gli effetti inerziali e di smorzamento non possono essere ignorati, gli studi statici non daranno risultati precisi. Gli studi di dinamica lineare usano le frequenze naturali e le forme modali per valutare il responso delle strutture in ambienti di caricamento dinamico. È possibile definire:
- gli studi di Cronologia temporale modale per definire i carichi e valutare il responso come funzioni del tempo.
- Gli studi Armonici per definire i carichi come funzioni di frequenza e valutare il responso di picco a diverse frequenze di operatività.
- Studi con Vibrazione casuale per definire i carichi casuali in termini di densità spettrali e valutare il responso in termini di valore generale alla radice quadrata media o le densità spettrali a frequenze diverse.
- Studi dello spettro di risposta per stimare le risposte nel tempo per un sistema soggetto a un particolare movimento base descritto in termini di uno spettro del progetto.
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| Studi sul test di caduta |
Gli studi del test di caduta esaminano l'effetto della caduta di una parte o di un assieme su una superficie planare rigidan o flessibile. È possibile utilizzare gli studi del test di caduta per simulare l'impatto del modello con la superficie planare rigida o flessibile. |
| Studi di fatica |
Il ripetuto carico indebolisce gli oggetti nel tempo quando le sollecitazioni indotte sono considerevolmente inferiori rispetto ai limiti di sollecitazione consentiti. Questo fenomeno prende il nome di fatica. Gli studi strutturali lineari e non lineari non prevedono l'errore provocato dalla fatica, ma calcolano la risposta di un progetto soggetto a un ambiente specifico di vincoli e carichi. Se i presupposti dell'analisi vengono rispettati e le sollecitazioni calcolate rientrano nei limiti consentiti, si conclude che il progetto è sicuro in questo ambiente, indipendentemente dal numero di volte in cui viene applicato il carico. Gli studi della fatica valutano la vita già consumata di un oggetto in base agli eventi di fatica e alle curve S-N. È possibile basare i calcoli di fatica sull'intensità della sollecitazione, le sollecitazioni von Mises o le massime sollecitazioni alternate principali. |
| Studi di progetto dei veicoli a pressione |
Abbinare i risultati degli studi statici con i fattori desiderati. Ogni studio statico ha diversi gruppi di carichi che producono risultati corrispondenti. Questi carichi possono essere carichi morti, carichi vivi (approssimati da carichi statici), carichi termici, carichi sismici e così' via. Lo studio del Progetto dei veicoli a pressione abbina i risultati degli studi statici in modo algebrico usando una combinazione lineare o la radice quadrata della somma dei quadrati (SRSS). |
| Studi di semplificazione 2D |
Certi modelli 3D possono essere semplificati simulandoli in 2D. La semplificazione 2D è disponibile per gli studi statici, non lineari, di progettazione del veicolo a pressione, termici e di progettazione. Si può risparmiare tempo di analisi usando la semplificazione 2D per i modelli applicabili. I modelli 2D vogliono meno elementi di mesh e meno condizioni di contatto complesse rispetto ai modelli 3D. Dopo avere eseguito l'analisi, è possibile rappresentare graficamente i risultati in 3D. |