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Il metodo agli elementi finiti è un procedimento di
analisi numerica che consente di risolvere una vasta classe
di problemi di ingegneria mediante la discretizzazione di
una qualunque struttura. Esso rappresenta attualmente lo strumento
di calcolo più potente a disposizione nel campo dell'analisi
strutturale.
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Software
Siamo in grado di affrontare qualsiasi problema statico o dinamico
servendoci dei seguenti software:
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Software |
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MSC NASTRAN
MSC PATRAN
PROSAP
ALGOR
MAESTRO |
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Vantaggi
I vantaggi che il calcolo strutturale ad elementi finiti
presenta sono diversi e possono essere riassunti nei seguenti
punti:
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massima precisione dei risultati
e conseguente aumento della sicurezza |
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possibilità di ottimizzare
la costruzione riducendo il materiale in eccesso ed il
peso dell'intera struttura assicurando allo stesso tempo
che il progetto risponda ai criteri di sicurezza |
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possibilità di analizzare
in tempi molto brevi ogni variante di una soluzione base
per poi scegliere quella ottimale |
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ampio credito da parte di Istituti
di Classifica Nazionali ed Internazionali |
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considerevole risparmio economico
complessivo |
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miglioramento globale del prodotto |
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ottimizzazione della struttura
dal punto di vista dinamico-vibrazioni. |
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Analisi
statica lineare
In ambito industriale l'analisi
statica FEM viene utilizzata per la progettazione e verifica
strutturale seguendo i seguenti passi:
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generazione del modello FEM |
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applicazione delle condizioni di carico
(statici, semi-statici o sisma, ecc.) |
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analisi dei valori delle deformate e delle
tensioni |
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analisi di stabilità (buckling) |
Le principali applicazioni sono:
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costruzioni metalliche civili ed industriali
(norme UNI) |
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organi meccanici (norme UNI) |
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apparecchi di sollevamento (norme UNI, FEM,
ABS, Lloyd's Register of Shipping, ecc.) |
In ambito navale l'analisi statica FEM viene utilizzata per
la previsione globale delle tensioni e delle deformate della
nave e viene suddivisa nei seguenti passi:
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generazione del modello FEM |
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applicazione delle condizioni di carico
in accordo alle Società di Classifica o esperienza
Meccano |
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analisi dei valori delle deformate e delle
tensioni |
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analisi di stabilità |
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Inoltre possono essere eseguite le seguenti analisi locali tipiche:
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analisi delle tensioni nei blocchi
durante la fase di sollevamento |
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analisi racking |
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analisi locale dei collegamenti tra
le paratie corrugate e la struttura di navi chimichiere |
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analisi della zona di carico in accordo
alla Società di Classifica |
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analisi di zone particolari come teatri,
discoteche, magrodome a bordo |
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analisi dei piani di struttura di
piattaforme |
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analisi dei basamenti dei motori
principali dei diesel generatori |
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analisi dei boccaportelli |
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analisi dei collegamenti strutturali
degli azipod alla struttura nave. |
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La documentazione finale comprende un report con i valori
delle isotensioni, deformate e tutto quanto necessario per
una corretta interpretazione dei risultati e/o approvazione
delle Società di Classifica. |
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Analisi per elemeni compositi
Molti progettisti ricorrono oggigiorno a nuovi materiali e
a nuove forme per le loro strutture: si pensi ad esempio ai
panelli sandwich o all'ala di un aeroplano. Con l'esperienza
e le risorse necessarie - (software adeguato e personale qualificato)
siamo in grado di verificare anche questo tipo di strutture.
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Analisi
di instabilità
Una trave soggetta a carico assiale o una parete sottile compressa
possono essere soggette a fenomeni di instabilità. La
semplice analisi del comportamento statico non è sufficiente
a prevedere questi fenomeni poichè la struttura può
manifestare piccoli spostamenti fino al raggiungimento di un
carico critico che porta al collasso della struttura. L'esperienza
acquisita negli anni ci ha insegnato che alla presenza di tensioni
di compressione elevate va sempre ricercato il coefficiente
di stabilità. |
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Analisi
statica e dinamica non lineare
Il comportamento elastico lineare delle strutture, ipotizzato
nella pratica, non sempre è applicabile: si pensi ad
esempio allo studio di un corpo in gomma o di una struttura
soggetta ad azioni che ne richiamino le riserve plastiche (snervamento
dei materiali). Sempre più frequentemente si analizza
il comportamento delle strutture in prossimità della
rottura (prove crash degli autoveicoli ad esempio). Con il software
in dotazione e il nostro know-how siamo in grado di analizzare
le strutture con diverse tipologie di non linearità:
materiale, grandi spostamenti, ecc... |
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Analisi
termica stazionaria e dei transitori
In molti progetti, l'effetto dei carichi esterni è trascurabile
rispetto a quello delle condizioni termiche dove dilatazioni
e contrazioni non possono essere trascurati. Ad esempio nel
caso di una scheda di un circuito elettronico o di un serbatoio
in pressione le deformazioni indotte dall'espansione termica
possono essere disastrose. Con questo tipo di analisi ad elementi
finiti si può facilmente determinare l'andamento delle
temperature. In molti altri progetti è fondamentale lo
studio del flusso del calore come ad esempio negli stampi. Il
potente postprocessore ci permette di visualizzare sia i campi
di temperature che i flussi del calore. I casi di generazione
di calore per attrito tra mezzi meccanici oppure i casi di brusco
raffreddamento vengono affrontati con l'analisi termica transitoria. |
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Ottimizzazione
strutturale statica e dinamica
In base ai risultati dell'analisi previsionale statica e dinamica
si procede all'ottimizzazione della struttura con l'obiettivo
di migliorare in termini di sicurezza e rendimento la struttura
della nave. |
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