L’analisi FEM, o metodo degli elementi finiti, è un metodo di simulazione numerica che viene utilizzato per risolvere problemi di natura fisica, quali la deformazione, la vibrazione, il flusso di fluido e il trasferimento di calore.
Il metodo FEM suddivide il modello geometrico in tanti piccoli elementi, chiamati elementi finiti, che vengono poi analizzati singolarmente. La soluzione finale del problema viene ottenuta combinando le soluzioni ottenute per ogni elemento.
L’analisi FEM è un metodo molto versatile e può essere utilizzato in una vasta gamma di campi di ingegneria, tra cui quella meccanica per progettare e testare componenti e strutture meccaniche, come automobili, aeroplani, ponti e edifici. Nell’ingegneria aerospaziale l’analisi FEM viene utilizzata per progettare e testare aeroplani, missili e altri veicoli spaziali. In ingegneria civile è utile per progettare e testare edifici, ponti, dighe e altri manufatti civili. In quella elettrica viene utilizzata per progettare e testare componenti elettrici ed elettronici, come circuiti integrati, motori elettrici e trasformatori. Infine, in ingegneria chimica viene utilizzata per progettare e testare impianti chimici e processi industriali.
L’analisi FEM è un metodo molto importante per gli ingegneri, in quanto consente di simulare il comportamento di strutture e sistemi in modo molto realistico. Ciò permette di rendere i loro progetti più sicuri e pronti al miglioramento prima di realizzarli fisicamente. Questo significa:
- Miglioramento della sicurezza, che aiuta a prevenire incidenti e lesioni.
- Riduzione dei costi di sviluppo e produzione dei prodotti.
- Miglioramento delle prestazioni.
- Miglioramento della funzionalità.
Due esempi di analisi FEM
1. Settore automotive
Per effettuare un’analisi FEM del prodotto nel settore automotive, il software ANSYS più consigliato è ANSYS Mechanical. Questo software offre una vasta gamma di funzionalità per simulare la deformazione, la vibrazione, la fatica e la resistenza dei materiali. Tutti fattori importanti da considerare per la progettazione di veicoli sicuri ed efficienti.
In particolare, ANSYS Mechanical può essere utilizzato per:
- Analisi di crash: simulazione dell’impatto di un veicolo con un altro veicolo, un pedone o un ostacolo.
- Analisi di fatica: simulazione dell’usura di un componente meccanico sottoposto a carichi ciclici.
- Analisi di resistenza: simulazione della capacità di un componente meccanico di resistere a carichi statici o dinamici.
- Analisi di vibrazione: simulazione della risposta di un componente meccanico a vibrazioni.
Un esempio di applicazione dell’analisi FEM nel settore automotive è la progettazione di un nuovo tipo di carrozzeria per un’automobile. L’ingegnere può utilizzare l’analisi FEM per simulare il comportamento della carrozzeria in caso di incidente. Ciò gli permette di valutare la sicurezza della carrozzeria e di apportare eventuali modifiche per migliorarla.
2. Settore aerospaziale
Per questo settore, il software ANSYS più consigliato:
- ANSYS Mechanical per simulare la deformazione e la resistenza dei componenti aerospaziali, come le ali, la fusoliera e i motori.
- ANSYS CFD per simulare il flusso di aria intorno a un aeroplano, il che è importante per valutare l’efficienza aerodinamica e la maneggevolezza dell’aeromobile.
- ANSYS Multiphysics per simulare l’interazione di più fenomeni fisici, come la deformazione, il flusso di aria e il trasferimento di calore.
Questo può essere utile per analizzare il comportamento di componenti aerospaziali complessi, come i motori a reazione.
Un esempio di applicazione dell’analisi FEM nel settore aerospaziale è la progettazione di un nuovo tipo di ala per un aeroplano. L’ingegnere può utilizzare l’analisi FEM per simulare il comportamento dell’ala in volo. Ciò gli permette di valutare le prestazioni dell’ala e di apportare eventuali modifiche per migliorare l’efficienza e la maneggevolezza dell’aeroplano.
Software di simulazione FEM
Esistono numerosi software di simulazione FEM disponibili sul mercato. Uno dei più diffusi è ANSYS, un software molto completo e potente che offre una vasta gamma di funzionalità. Viene utilizzato da ingegneri di tutto il mondo per simulare una vasta gamma di problemi.
Conclusione
In ultima analisi, l’analisi FEM è uno strumento essenziale per gli ingegneri. Essa offre la possibilità di simulare in modo realistico il comportamento delle strutture e dei sistemi, consentendo di risparmiare tempo e denaro, migliorare la sicurezza e l’efficienza dei prodotti. Una vera e propria manna dal cielo per ogni professionista dell’ingegneria.
