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30/05/2018
QUANDO VI SERVE UN’ANALISI FEM?

 

L’avvento dell’Analisi FEM ha permesso ai progettisti di esplorare rapidamente una vastità di soluzioni tecniche in passato impensabile, tagliando su costi e tempi di prototipazione. Eppure prodotti industriali di ogni tipo sono stati sviluppati con successo anche senza questi strumenti, e persino al giorno d’oggi molti vedono l’analisi FEM come una comodità che sfiora il superfluo.

 

Ebbene, se anche voi la pensate così, il blog di Phi Drive ha l’obiettivo di farvi cambiare idea.

 

La possibilità di studiare il comportamento di un sistema prima della sua realizzazione, e magari di confrontare le performance di design diversi, ha dato ai team di sviluppo (armati di strumenti di calcolo FEM) un indubbio vantaggio sui concorrenti. Il numero di prototipi necessari per ottenere un prodotto presentabile con successo al mercato si riduce drasticamente, assieme ai relativi costi di lavorazione, tempi di attesa dei fornitori, ore dedicate alla messa in tavola, alle verifiche sperimentali, alla stesura di report, e in generale a tutto l’onere lavorativo delle metodologie classiche di sviluppo.

 

Ma sarebbe un errore pensare che uno strumento avanzato come il calcolo FEM sia appannaggio delle sole realtà ad alto contenuto tecnologico.

 

Le applicazioni pratiche della FEM, al di là del campo industriale di riferimento, sono innumerevoli. Persino le realtà più consolidate possono trarre vantaggi dall’integrazione della FEM nel loro ciclo di sviluppo del prodotto. Ma chi non conosce le potenzialità dello strumento difficilmente riesce ad immaginarne i benefici anche immediati. Per cui vogliamo presentarvi una carrellata di applicazioni generiche che possono stuzzicare la vostra curiosità.

 

FEM strutturale: quando più leggero vuol dire più solido.

 

Negli oggetti di forma complessa applicare le classiche formule analitiche per calcolare la distribuzione di sforzi e deformazioni è semplicemente impossibile. L’unico modo per riscontrare una criticità è costruire il pezzo e usarlo fino a rottura. L’unico modo per evitarla è ridisegnarlo aggiungendo massa, cambiare il materiale, o rivoluzionarne il design. Tutto questo costa così tanto tempo e denaro che alle volte non resta che rassegnarsi all’idea di aver creato uno strumento dalla limitata vita operativa, e programmare la manutenzione di conseguenza… o prepararsi a ricevere innumerevoli lamentele. Ma con la FEM possiamo guardare dentro gli oggetti, capire dove sono più stressati e correggerli localmente nella maniera più efficiente. E soprattutto possiamo capire dov’è il materiale superfluo e rimuoverlo. In un passaggio possiamo ottenere un componente meccanico più solido, affidabile e leggero.

 

Computational Fluid Dynamic: la FEM per i fluidi.

 

Nessuno può mettere in dubbio che per avere un’informazione affidabile sul comportamento di un fluido la soluzione più sicura passi per la sperimentazione. Metodi visivi come l’uso di polveri e vernici, oppure misure per mezzo di sonde di pressione e anemometri saranno sempre più affidabili di ogni calcolo FEM.

Ma solo quando possono essere usati.

Cosa possiamo fare quando la sonda è troppo grande per la corrente da studiare e altera le grandezze che vogliamo misurare? Cosa succede nei sistemi chiusi, dove l’occhio non può vedere? L’unica possibilità che ci resta è usare la FEM. Se vogliamo capire dove si instaurano vortici, separazioni, e in generale le perdite di pressione e velocità e guardare dentro il fluido stesso, punto per punto, allora questo è il migliore (se non unico) strumento a disposizione.

 

FEM termica: quando le temperature alterano la meccanica.

 

In molti casi le interazioni meccaniche tra componenti in movimento risentono nella loro dilatazione termica. Quel che è peggio è che se il sistema è complesso e chiuso, capire cosa sta succedendo al suo interno è praticamente impossibile. Lo sviluppo di fonti e passaggi di calore può alterare giochi e interferenze rispetto alle condizioni di progetto, ma la FEM può dirci come ciò sta avvenendo e come correggere le tolleranze geometriche di conseguenza. Se il vostro meccanismo tende a gripparsi o a perdere in performance quando viene usato a lungo, la FEM termica può dirvi il perché.

 

FEM dinamiche: se le vibrazioni diventano un problema.

 

Soprattutto nel mondo della meccanica, le vibrazioni possono essere molto più di un semplice rumore. Esse possono influire sulla qualità di una lavorazione, sulla vita utile di una componente strutturale, sul comfort dell’operatore e in generale minare l’efficienza di un meccanismo: le vibrazioni sono dopotutto energia sprecata. La FEM, attraverso analisi modali, FRF, analisi energetiche e dinamiche, può aiutarci a capire come questi fenomeni si instaurano, e di conseguenza come abbatterli.

 

Queste sono solo le applicazioni più immediate ed intuitive dell’analisi FEM, ma già da sole possono farvi capire come questo strumento possa essere applicato con successo praticamente ad ogni tipologia di prodotto, allungandone la vita operativa e incrementandone le prestazioni e l’efficienza.

 

Continuate a seguire il blog di Phi Drive per scoprire come la FEM può aiutare la vostra azienda a crescere, e se avete ancora dei dubbi non esitate a chiedere ai loro tecnici ed analisti.

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