Informazioni sull'esecuzione di analisi di elementi finiti (FEA)

Il settore dell'ingegneria e delle costruzioni meccaniche è caratterizzato da un livello di progettazione sempre più sofisticato.

Di conseguenza, i calcoli relativi a tale progettazione devono essere eseguiti con strumenti più avanzati per garantire una maggiore affidabilità.

Per determinare la stabilità e la durevolezza di una determinata struttura in diverse situazioni di carico, è necessario osservare la tensione e la deformazione dei componenti durante le operazioni di carico. Una struttura viene considerata durevole se la tensione massima verificatasi è inferiore a quella consentita dal materiale usato.

Sono stati sviluppati diversi metodi per il calcolo delle condizioni di tensione e deformazione. L'analisi FEA (Finite Element Analysis, Analisi di elementi finiti) è uno di questi metodi.

I risultati del calcolo della tensione possono condurre alla modifica di determinate aree della struttura, che a sua volta richiede modifiche nella progettazione.

L'analisi di elementi finiti (FEA) è un'efficace procedura che consente di ottenere soluzioni numeriche per i problemi di stabilità relativi a qualsiasi tipo di area malleabile ed elastica.

Questa analisi suddivide l'area in triangoli e quindi approssima la soluzione utilizzando l'interpolazione polinomiale numerica. Il metodo degli elementi finiti fornisce soluzioni approssimate. La sua utilità consiste nel fatto che consente di determinare rapidamente la distribuzione della tensione e della deformazione in un piano per le piastre dotate di uno spessore specifico, oppure in una sezione trasversale con forze e carichi di stiramento individuali aventi supporti fissi o mobili. È possibile creare mesh di base, isolinee e isoaree, linee di tensione principali e mesh deformate. Tutti i risultati possono essere inseriti nei disegni sotto forma di diagrammi con tabelle di valori.

La routine FEA utilizza un gruppo di layer proprio per l'input e l'output. Si serve inoltre di una rete di nodi con la possibilità di numerare i nodi e di esportare i numeri/risultati in un file di output.

Note:

• lo strumento FEA è un elemento di base e non è stato pensato per un'analisi FEA completa. Ad esempio, lo strumento FEA non prende in considerazione i carichi dinamici o l'influenza della temperatura sui materiali. Lo strumento FEA è pensato per fornire ad un tecnico, che abbia dimestichezza con FEA, un'idea generale sulla posizione delle aree di resistenza e debolezza. Tuttavia, per un'analisi finale ed esaustiva, è necessario servirsi del pacchetto FEA completo.
• Lo strumento FEA non genera un baricentro composto per parti multiple, dal momento che è stato progettato solo per parti singole.
• Lo strumento FEA crea una mesh per il contorno racchiuso. Questa routine usa un tipo di elemento triangolare con sei nodi (triangolo con deformazione lineare). Quando nelle vicinanze del bordo vi sono delle linee corte (ad esempio forza o supporti vicini ad un angolo di polilinea), la routine perfeziona l'output intorno al punto medio, fino ad otto volte (Contorni => aree => volume). Per ulteriori informazioni sugli algoritmi utilizzati, vedere la seguente documentazione:
  • Larry J. Segerlind: Applied Finite Element Analysis - 1976, pp. 232 - 239
  • Robert D. Cook: Concept and Applications of Finite Element Analysis - 1974, pp. 81 - 84 (metodo di calcolo utilizzato)
  • H. Rutishauser: Lineares Gleichungssystem mit symetrischer positiv-definierter Bandmatrix nach Cholesky (Archives for electronic Computing, Vol.1 Iss.1 - 1966, pp. 77 - 78)
  • J.T. Oden and E.A. Ripperger: Mechanics of Elastic Structures - 1981, pp. 10 - 17
  • R.J Collins Bandwith reduction by automatic renumbering, IJNME Vol. 6, 345-356 (1973)