Modellazione con simmetria

Ridurre le dimensioni di un'attività di simulazione utilizzando la simmetria.

Spesso è possibile tagliare un modello CAD a metà, una o più volte, per produrre una rappresentazione di simmetria di metà, un quarto o un ottavo del modello completo. È possibile ridurre notevolmente le dimensioni del modello di simulazione sfruttando correttamente la simmetria. Un modello di simulazione più piccolo consente di ottenere un numero inferiore di elementi, dimensioni di file più piccole e tempi di risoluzione più brevi.

Inoltre, la simmetria semplifica spesso la creazione di un modello staticamente stabile (ossia fornendo vincoli in tutte e tre le direzioni globali) senza ipervincolarlo. Ad esempio, si consideri l'analisi della sollecitazione termica di una parte che viene operata a temperature elevate, come un rotore freno a disco di un veicolo. Se si vincola una faccia del rotore completo, una parte del disco non potrà espandersi liberamente quando si riscalda. Ne risultano sollecitazioni elevate (esagerate) sugli spigoli o lungo l'interno delle facce vincolate, e possibilmente in altri punti nel modello. Si può usufruire del fatto che non è presente alcuna traslazione nella direzione perpendicolare ad un piano di simmetria. Di conseguenza, un vincolo di traslazione normale in corrispondenza di un piano di simmetria non impedisce l'espansione termica naturale necessaria.

La seguente immagine illustra come ridurre un modello completo di un rotore freno mediante più piani di simmetria:

brake rotor example

Figura 1: riduzione di un rotore freno ad un modello di simmetria di un ottavo (le facce gialle, ciano e magenta indicano dove il modello è stato tagliato lungo i tre piani di simmetria.)

Nota: Quando si crea un Nuovo modello di simulazione, la versione destinata alla produzione corrente del modello viene caricata come punto di partenza per il nuovo modello di simulazione. Per evitare di applicare nuovamente le modifiche apportate ad un precedente modello di simulazione, utilizzare il comando Clona modello di simulazione. Entrambi questi comandi si trovano nel menu contestuale visualizzato quando si fa clic con il pulsante destro del mouse su un'intestazione Modello di simulazione esistente nel browser.

Precauzioni

Importante Evitare la modellazione con la simmetria durante l'esecuzione di simulazioni di Frequenze modali o Buckling strutturale. Anche le strutture simmetriche presentano modalità di vibrazione asimmetrica, come quando la struttura è in torsione. Analogamente, le modalità di buckling strutturale sono basate sulle forme della modalità di frequenza naturale, pertanto lo stesso fenomeno è vero. Ciò significa che le strutture simmetriche possono deformarsi in forme di modalità asimmetrica. Quando si applicano vincoli di simmetria ad un modello, è possibile individuare solo le forme di modalità di vibrazione simmetrica e buckling. Pertanto, a meno che si abbia la certezza che solo le forme di modalità di interesse o rilevanza siano simmetriche, non utilizzare la simmetria.
Se si confrontano i risultati di un modello completo con un modello di simmetria, potrebbero differire leggermente. La differenza è rappresentata dalla mesh e le forme degli elementi non sono identiche per due volumi solidi diversi. Piccole differenze non indicano un problema di utilizzo della simmetria, ma sono piuttosto variazioni normali riscontrate nelle analisi ad elementi finiti.