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Analisi Strutturale FEM2017-02-03T12:24:05+00:00

Simcenter 3D : Analisi Strutturale FEM

NX CAE Modellazione FEM

La comprensione delle modalità di reazione di un componente o di un assieme di prodotti in caso di sollecitazioni o vibrazioni è fondamentale in ogni settore, mentre i prodotti e i materiali diventano sempre più complessi, i progettisti hanno bisogno di strumenti che vadano oltre l’analisi statica lineare o dinamica.
Simcenter 3D comprende soluzioni per una vasta gamma di problemi relativi all’analisi strutturale all’interno di un unico ambiente. Per i progettisti non sarà più necessario avere uno strumento per la statica lineare, un altro per studiare la fatica e un altro ancora per l’analisi non lineare. Di conseguenza, per i reparti di progettazione è possibile consolidare gli strumenti di analisi e i progettisti hanno bisogno di conoscere una sola interfaccia utente.

Il modulo di analisi strutturale di Simcenter 3D si basa su NX Nastran, il solutore FEA di punta per prestazioni, precisione, affidabilità e scalabilità. Il solutore NX Nastran è integrato nell’ambiente Simcenter 3D oppure può essere utilizzato anche come solutore indipendente. Simcenter 3D supporta soluzioni di analisi strutturale di altri solutori commerciali a elementi finiti, quali Ansys, Abaqus e LS-Dyna.

Analisi lineare

L’analisi lineare permette di risolvere una vasta gamma di problemi strutturali in cui i materiali non vengono sollecitati oltre il comportamento lineare e in cui la deformazione è piccola ridotta rispetto alle dimensioni generali.

L’analisi lineare è usata per risolvere problemi statici, quali la determinazione della resistenza di una struttura sotto l’azione di un carico prescritto, ma può essere utilizzata anche per risolvere i problemi transitori in cui i carichi cambiano nel tempo. L’analisi lineare è stata utilizzata per decenni per valutare le prestazioni strutturali in numerosi settori industriali.

Simcenter 3D offre una gamma completa di funzionalità integrate di analisi lineare, comprese l’analisi statica lineare, l’analisi modale quella di instabilità elastica (buckling) attraverso il solutore NX Nastran Desktop, integrato all’interno di Simcenter 3D oppure come risolutore standalone .. In alternativa, se hai già un solutore preferito come Abaqus, ANSYS o MSC Nastran, è comunque possibile utilizzare Simcenter 3D come modellatore e post-processore di Simcenter 3D per ridurre i tempi di elaborazione e velocizzare il tempo complessivo del processo di analisi del 70 per cento.

Integrare il solutore FEA lineare nell’ambiente di progettazione e modellazione Simcenter 3D ti permette di velocizzare le iterazioni tra progettazione e analisi. È possibile eseguire rapidamente simulazioni “what-if” per perfezionare le prestazioni di un prodotto attraverso la scelta di alternative di progettazione concettuale promettenti e innovative. I modelli di simulazione sono pienamente associati alla geometria, consentendo aggiornamenti del modello più veloci.
L’ambiente di analisi lineare di Simcenter 3D può essere utilizzato sia da i progettisti che dagli analisti avanzati. I progettisti lavorano nell’ambiente NX, un vero modellatore 3D, a loro familiare dove possono utilizzare il veloce auto-meshing e risolvere le analisi con NX Nastran, lo standard di settore.

Gli analisti esperti possono perfezionare il modello ed eseguire analisi più avanzate. Il sistema aperto di Simcenter 3D offre il supporto di analisi avanzate interfacciandosi con una vasta gamma di ben noti solutori FEM compresi Abaqus, ANSYS, e MSC Nastran.

Analisi Non Lineare

Simulare componenti semplici che subiscono comportamenti non lineari (come un connettore in plastica) oppure assiemi complessi (come l’analisi del tetto di un’auto) utilizzando solutori delle analisi non lineari implicite ed esplicite.

Se le deformazioni del sistema sono grandi, se le ipotesi di materiale lineare non sono valide, o se il contatto è un fattore importante nella simulazione, l’analisi non lineare è la scelta più appropriata per gestire la simulazione. Le analisi di buckling “snap-through” sono un esempio di quando gli effetti delle non linearità geometriche sono importanti. Gli effetti non lineari dei materiali dovrebbero essere modellati quando le proprietà del materiale non possono essere considerate lineari per le condizioni di carico considerate. Alcuni esempi sono i materiali iperelastici (gomma), o i materiali metallici che mostrano un comportamento plastico perché sono stressati oltre i limiti di snervamento.

NX Nastran risolve una vasta gamma di problemi non lineari. NX Nastran dispone di solutori non lineari impliciti ed espliciti, che consentono agli ingegneri di affrontare problemi dai più semplici, come catturare la plasticizzazione, a quelli più complessi come la prova di schiacciamento del tetto di una vettura. I modelli di materiale avanzati permettono di simulare il collasso di un supporto in gomma o le prestazioni di una guarnizione di tenuta del motore. Le capacità di calcolo dinamico esplicito consentono di eseguire analisi di formatura dei metalli o di simulare le prove di impatto o di caduta di un prodotto.

Oltre a supportare le capacità di analisi non lineare di NX Nastran, il preprocessore Simcenter 3D supporta anche le soluzioni non lineari di altri solutori. Ciò significa che è ancora possibile utilizzare le potenti funzionalità di modellazione FEM e post-elaborazione di Simcenter 3D per ridurre i tempi di pre-processing e velocizzare il tempo del processo di analisi non lineare complessivamente del 70 per cento.

Simcenter 3D abbinato al solutore Non Lineare Avanzato di NX Nastran vi permette di analizzare i modelli con non linearità di contatto, non linearità del materiale o non linearità geometriche (grandi deformazioni).

È possibile eseguire diversi tipi di analisi non lineare con NX Nastran, come ad esempio l’accoppiamento termo-meccanico, materiali iperelastici e collegamenti a scatto.

Simcenter 3D supporta anche l’analisi non lineare con altri solutori, tra cui:
  • Abaqus
  • ANSYS per l’analisi statica non lineare
  • LS-DYNA per l’impatto generale
  • MSC Nastran per analisi statica non lineare (SOL106) e transitorie non lineari (SOL129).
NX Nastran

Analisi Dinamica

Simcenter 3D consente la valutazione degli effetti di una vasta gamma di problemi dinamici quali risposte transitorie, frequenza, risposta random, risposta agli shock e dinamica dei rotori.

Valutare la risposta dinamica è un problema cardinale di varie applicazioni di ingegneria, come valutare il comfort dei passeggeri negli aerei e automobili in varie condizioni di funzionamento, o valutare l’effetto delle vibrazioni sulle prestazioni dei prodotti di consumo e dispositivi elettronici.

Simcenter 3D e NX Nastran forniscono una gamma completa di soluzioni dinamiche strutturali, tra cui l’analisi transitoria, la risposta in frequenza, l’analisi random e la risposta a shock. Da oltre 40 anni, le analisi dinamiche sono state un punto di forza di Nastran, il solutore alla base delle soluzioni di analisi strutturale di Simcenter 3D. Integrando le rinomate capacità di simulazione dinamiche di NX Nastran con gli strumenti di produttività di Simcenter 3D, è possibile usufruire di tutte le funzionalità dell’ambiente NX per apportare modifiche rapide e ottenere un rapido feedback sulle prestazioni dinamiche.

Simcenter 3D dispone di strumenti innovativi che consentono la valutazione interattiva delle risposte dinamiche forzate di un modello strutturale e possono generare e visualizzare i risultati graficamente molto rapidamente. Inoltre, i risultati delle analisi dinamiche sono spesso utilizzati come input in altri tipi di analisi, quali l’analisi del movimento per corpi flessibili. Per semplificare il flusso di lavoro della simulazione, Simcenter 3D e NX Nastran forniscono collegamenti a strumenti di simulazione del movimento, come ad esempio NX Motion, RecurDyn, Adams, SIMPACK e MATLAB.

Con NX Response Simulation valutare le risposte dinamiche forzate di un modello strutturale, tra cui transitoria, frequenza, spettro di risposta, e la risposta shock, in un ambiente smichevole e interattivo. NX Response Simulation consente di importare, generare e modificare le informazioni di eccitazione partendo dai dati di analisi o di test CAE. NX Response Simulation utilizza i risultati del solutore modale di NX Nastran.
NX Nastran consente di prevedere il comportamento dinamico di sistemi rotanti, e di capire le velocità critiche. Con Simcenter 3D è possibile analizzare le prestazioni delle turbine eoliche, generatori elettrici, turbine a vapore o a gas, motori e altre macchine rotanti. Il software è in grado di generare i Diagrammi di Campbell per la post-elaborazione.

Analisi di Durabilità e Fatica

L’analisi di Durabilità e Fatica permette di migliorare la durata del prodotto e di convalidarne l’integrità strutturale nell’arco dell’intero ciclo di vita in condizioni di carico realistiche.

Il tuo progetto può essere leggero e molto bello, ma è in grado di resistere nel tempo? La durata di un prodotto in esercizio influenza notevolmente la percezione di qualità e affidabilità da parte dei clienti, pertanto la capacità di prevedere la vita del prodotto nelle prime fasi del processo di sviluppo consente di prendere le decisioni di ingegneria più giuste con maggior facilità. Le prove sperimentali di fatica sono estremamente onerose in termini di tempo e di costo, quindi l’analisi di durability per mezzo del calcolo strutturale FEM risulta un modo competitivo per valutare la vita del prodotto.

Simcenter 3D consente di convalidare l’integrità strutturale di un prodotto per tutto il suo ciclo di vita, sottoposo a condizioni di carico semplici o complesse. Gli analisti esperti possono utilizzare Simcenter 3D per eseguire calcoli approfonditi sulla vita a fatica per determinare la durabilità del prodotto, partendo dai risultati prodotti dai solutori NX Nastran, NX Motion, NX Response Simulation, MSC Nastran, Ansys e Abaqus. Dall’altra parte i progettisti possono anche utilizzare le procedure guidate di fatica (Wizard) nel loro ambiente di progettazione per verificare rapidamente se i carichi ciclici possano causare il fallimento di una parte in esercizio, e nel caso apportare rapidamente le modifiche di progettazione necessarie per compensare il fenomeno.

Simcenter 3D consente di eseguire i calcoli l’analisi di vita a fatica in modo approfondito. I progettisti possono ottenere una risposta rapida sulla vita dei componenti utilizzando un processo guidato.

L’analisi può essere basata su dati prodotti da eventi statici o transitori, con supporto per molteplici criteri di vita, creando mappe di risultati e report con la vita a fatica, il danno e i coefficienti di sicurezza.

Con Simcenter 3D, è possibile risparmiare tempo e accelerare i calcoli trasferendo facilmente i risultati della simulazione del movimento di NX Motion come input per l’analisi durata. L’intero flusso di lavoro è viene completato senza bisogno di traduzioni o trasferimenti manuali di file di dati tra le diverse applicazioni. Quando il progetto cambia, l’associatività ai dati CAD significa che i risultati possono essere aggiornati rapidamente.

Analisi NVH

L’analisi di rumore e vibrazioni (NVH = Noise, Vibration & Harshness), è una tecnica comunemente in uso nel settore automobilistico che permette di quantificare l’esperienza del passeggero di un veicolo a causa di vibrazioni strutturali. Le vibrazioni indesiderate o il rumore percepito da un cliente possono tradursi direttamente in percezioni negative sulla qualità del prodotto. Tuttavia, capire come cambiare la risposta di un prodotto in termini di vibrazioni e rumore è un compito molto impegnativo che richiede molto tempo e costosi test fisici.

La piattaforma di simulazione formata da Simcenter 3D e NX Nastran consente di anticipare le analisi NVH nel ciclo di sviluppo del prodotto, quando le modifiche di progettazione sono una frazione del costo delle modifiche in fase avanzata. Utilizzando Simcenter 3D e NX Nastran, gli ingegneri possono analizzare il rumore e le vibrazioni, modi normali, risposta diretta e modali frequenza e risposta transitoria diretta e modale. Dal momento che l’analisi NVH accurata può richiedere modelli di grandi dimensioni e di essere computazionalmente intensiva, NX Nastran è il solutore ideale per i tecnici CAE grazie alla sua capacità di risolvere grandi modelli in modo efficiente.

Analisi dei Compositi Laminati

Simcenter 3D è al all’avanguardia per l’analisi dei compositi, attraverso il continuo sviluppo di modelli di materiale e tipi di elementi.

A causa della natura complessa delle strutture in composito, gli ingegneri devono essere in grado di valutare le modalità di rottura che sono uniche per i laminati, come ad esempio la delaminazione. Poiché è proibitivo creare prototipi di prodotti a base di materiali compositi per eseguire campagne di test fisici, la simulazione può svolgere un ruolo chiave nello sviluppo dei nuovi prodotti in materiali compositi laminati.
Simcenter 3D è al all’avanguardia per l’analisi dei compositi, attraverso il continuo sviluppo di modelli di materiale e tipi di elementi. Simcenter 3D accelera anche la modellazione di strutture in composito tramite una connessione diretta per Fibersim per definire rapidamente i dati di produzione dei compositi. È quindi possibile risolvere i vostri modelli di laminati compositi con il solutore NX Nastran integrato, o esportare i modelli da risolvere in Abaqus, ANSYS o MSC Nastran.