Con quale grado di precisione l’analisi Fea simula la realtà?
La simulazione a elementi finiti (FEA) e dell’analisi fluidodinamica computazionale (CFD) consentono di applicare la modellazione matematica assistita dal computer per approssimare e simulare complessi fenomeni quali i comportamenti strutturali, termici, di flusso dei fluidi e dinamici.
Gli strumenti FEA offrono ai progettisti la più completa comprensione dell’ambiente operativo di un prodotto e del relativo intento progettuale così da ottimizzare i progetti sin dalle fasi iniziali del processo.
La vera domanda riguardante la precisione della realtà simulata da FEA è: quanto occorre essere precisi? Nella maggior parte dei casi, un valore di precisione pari a ±5% fornirà le informazioni necessarie per prendere le giuste decisioni progettuali.
Tutti i programmi FEA si basano sul metodo degli elementi finiti e sugli stessi calcoli matematici. SOLIDWORKS Simulation si distingue perché la sua integrazione con la modellazione CAD, l’intuitiva interfaccia, i solver affidabili, i controlli di mesh e la serie di tipi di analisi sono superiori.
SOLIDWORKS Simulation è completamente integrato e si interfaccia direttamente con l’ambiente di modellazione 3D di SOLIDWORKS, per cui la soluzione risulta più semplice da apprendere e usare.
Analisi FEA e simulazione della realtà
In generale, i sistemi FEA utilizzano il metodo degli elementi finiti, una tecnica numerica discreta che permette la soluzione di problemi di valori limite per le equazioni differenziali che regolano la fisica e l’ingegneria. Si tratta di problemi numericamente e fisicamente complessi che non permettono una semplice soluzione diretta e pertanto vengono affrontati suddividendo il problema globale in tanti piccoli problemi locali, ovvero campionando il modello.
Il modello viene diviso in tante piccole parti e rappresentato mediante la creazione di una mesh della geometria. Poiché i sistemi FEA si basano su questo metodo, la loro soluzione sarà sempre approssimata e mai perfettamente rappresentativa al 100% della realtà, contenendo un errore di discretizzazione.
I solver dell’analisi FEA convertono le equazioni differenziali in equazioni matriciali per ogni elemento per poi generare un’equazione matriciale globale per il modello. La soluzione viene generalmente ottenuta mediante un solver diretto per matrici sparse o un solver iterativo: il primo utilizza il metodo di eliminazione di Gauss per risolvere l’equazione matriciale globale, mentre il secondo utilizza il metodo di decomposizione dei domini. SOLIDWORKS Simulation gestisce automaticamente questi solver per ottenere una soluzione rapida e precisa.
Date le basi matematiche dell’analisi FEA, i progettisti devono applicare i carichi e le condizioni al contorno in modo preciso per ottenere una risposta quanto più vicina possibile alla realtà. Poiché l’analisi FEA rappresenta un’approssimazione delle prestazioni di un progetto, per simulare la realtà con la maggiore precisione possibile è necessario che il problema di analisi sia impostato correttamente.
La precisione nell’analisi FEA dipende proprio dalla corretta definizione del problema, dalla comprensione del tipo di analisi da eseguire e dal mantenimento dell’integrità del modello matematico. Essendo più facile da usare, SOLIDWORKS Simulation rende più semplice impostare esattamente il problema di analisi quindi i risultati sono più precisi.
La potenza dell’utilizzo della soluzione SOLIDWORKS Simulation
Come abbiamo detto, per creare prodotti innovativi sono necessarie informazioni approfondite sulle prestazioni dei progetti, così che i progettisti siano in grado di prevedere il comportamento ottenendo risultati di maggiore efficienza, innovazione e successo.
Con le soluzioni di analisi di SOLIDWORKS Simulation integrate nel CAD 3D è possibile simulare in modo intuitivo, preciso ed economico le prestazioni di un prodotto, in modo da poter dimensionare con precisione e ottimizzare i progetti riducendo al contempo i processi di prototipazione e verifica che richiedono tempi lunghi.
SOLIDWORKS Simulation consente di risolvere con precisione complessi problemi di analisi, aiutando a superare le sfide dettate da tempi ristretti, budget limitati e qualità sempre migliore.
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