Perché simulare?

Terminata la progettazione di un modello in SOLIDWORKS, è opportuno porsi domande quali:
  • La parte potrà rompersi?
  • Come si deformerà?
  • Si può utilizzare una quantità minore di materiale senza incidere sulle prestazioni?
Senza strumenti di simulazione, queste domande troverebbero risposta solo attraverso cicli di sviluppo costosi e onerosi, che solitamente si articolano nelle fasi seguenti:
  1. Creazione del modello nel sistema CAD di SOLIDWORKS.
  2. Realizzazione del prototipo.
  3. Prova sul campo del prototipo.
  4. Valutazione dei risultati delle prove sul campo.
  5. Rettifica della progettazione in base a questi risultati.
Questo processo dovrà essere ripetuto più volte per ottenere una soluzione soddisfacente. La simulazione è utile per:
  • Ridurre i costi, verificando il modello al computer anziché con le prove sul campo.
  • abbattere il time-to-market, riducendo il numero dei cicli di sviluppo;
  • Ottimizzare un progetto simulando concetti e scenari prima di prendere la decisione finale.

Analisi della sollecitazione

L'analisi della sollecitazione (statica) calcola gli spostamenti, le deformazioni e le sollecitazioni di una parte sulla base del materiale di cui è composta e dei vincoli e carichi che vi sono applicati. Un materiale fallisce quando la sollecitazione raggiunge un certo livello. Materiali diversi falliscono a livelli di sollecitazione diversi. SimulationXpress utilizza l'analisi lineare statica per calcolare la sollecitazione, basandosi sul metodo degli elementi finiti. L'analisi lineare statica si fonda su diversi presupposti per calcolare le sollecitazioni di una parte.

Metodo degli elementi finiti

Il metodo degli elementi finiti (FEM) è una tecnica numerica affidabile per analizzare le progettazioni tecniche. FEM sostituisce un problema complesso con molti problemi semplici. Divide il modello in piccoli pezzi di forme semplici definiti elementi.
Modello CAD di una staffa Modello suddiviso in piccoli costituenti (elementi)
Gli elementi condividono punti in comune, detti nodi. Il comportamento di questi elementi è noto in tutti i possibili scenari di vincolo e carico. Il movimento di ogni nodo è definito dalla traslazione nelle direzioni X, Y e Z, che costituiscono il grado di libertà (DOF) di un nodo. L'analisi che utilizza il metodo FEM è detta analisi agli elementi finiti (FEA).
Un elemento tetraedrico. I punti di colore rosso rappresentano i nodi dell'elemento. I bordi dell'elemento possono essere curvi o diritti.

SimulationXpress formula le equazioni che disciplinano il comportamento di ogni elemento prendendo in considerazione il suo rapporto di connessione ad altri elementi. Queste equazioni mettono in relazione gli spostamenti con gli elementi noti di una parte, come le proprietà del materiale, i vincoli ed i carichi.

Quindi SimulationXpress ordina le equazioni in una serie più grande di equazioni algebriche simultanee. Il risolutore calcola gli spostamenti di ciascun nodo nelle direzioni X, Y e Z.

Usando gli spostamenti, SimulationXpress calcola le deformazioni in direzioni diverse. Finalmente, il programma utilizzerà le espressioni matematiche per calcolare le sollecitazioni.