Ansys Mechanical è il software per l’analisi FEM più adatto a te.
Sempre più spesso è necessario rispettare le normative per lo sviluppo dei prodotti. L’ingegnere effettua simulazioni numeriche durante la fase di progettazione per migliorare prestazioni e affidabilità, per capire la causa all’origine dei guasti e per ridurre i tempi e i costi di sviluppo del prodotto.
La simulazione è importante perché consente di promuovere l’innovazione, ridurre il tempo di sviluppo e i costi dei prodotti, aumentare la qualità, eliminare il rischio dei malfunzionamenti ma soprattutto gestire la complessità della realtà attraverso strumenti adatti e altamente professionali.
Perché scegliere la suite di Ansys Mechanical®?
- Ansys Mechanical Enterprise
- Ansys Mechanical Premium
- Ansys Mechanical Pro
Tutti e tre i pacchetti hanno in comune il modulo “Fatigue Module”, “Topology Optimization” e il modulo “DesignXplorer”.
Ansys Mechanical® non solo è ottimale dal punto di vista della performance, ma anche per l’interfaccia utente che è sempre più comoda per l’analista e lo aiuta a concentrarsi sui vari task dell’analisi. Ad esempio, se un analista dovesse analizzare un flusso di lavoro classico, partirebbe dalla scelta del materiale per proseguire con le tappe successive: preparare la geometria, eseguire la simulazione, rivedere i risultati ed analizzarli. Tutto questo è possibile farlo in un unico ambiente di lavoro, un’unica interfaccia coerente e non dispersiva, evitando di utilizzare differenti tools di lavoro, semplificando il processo di creazione dei modelli di calcolo.
Ansys Mechanical® permette di indagare problemi ingegneristici sia in campo statico che dinamico.
Per ciò che riguarda, ad esempio le analisi dinamiche, si possono effettuare analisi dinamiche lineari e non lineari.
È possibile indagare come una struttura risponderà a differenti tipi di carico dinamico, valutare la risposta dinamica a forzanti armoniche o di tipo casuale (“random vibration analysis”) progettandola per evitare le problematiche di risonanza.
Il primo step nelle analisi dinamiche è sicuramente quello delle analisi modali. Anche se in tali analisi non sono consentiti carichi generali (forze, spostamenti imposti, …) possono comunque essere inserite alcune eccezioni quali carichi termici perché la temperatura potrebbe variare la rigidezza del sistema, e velocità rotazionali, nel caso in cui si affronta quel tipo particolare di analisi modale ovvero la rotorodinamica.
Come si imposta un’analisi modale all’interno di Ansys Mechanical®?
- È necessario specificare il numero di modi che si vuole estrarre dalla struttura
- Si può eventualmente specificare un intervallo di frequenze per la ricerca dei modi
- Si hanno a disposizione molto solutori per l’estrazione dei numeri di modi, ciascuno adatto al tipo di problema che bisogna affrontare.
Quali sono i risultati che si possono ottenere con un’analisi modale?
- Le frequenze circolari naturali della struttura
- Le forme dei modi di vibrare
- I fattori di partecipazione calcolati su ogni modo per ogni coordinata (traslazionale e rotazionale)
- La massa effettiva su ogni modo per ogni direzione
In Ansys Mechanical® c’è la possibilità di impostare anche un’analisi modale smorzata (damped model analysis). Questo tipo di analisi trova applicazione nello studio di macchine di rotazione (detto rotordinamica) con la possibilità di determinare i diagrammi di Campbell e analisi lo smorzamento dei cuscinetti può influenzare le frequenze naturali. In generale, in Ansys Mechanical® è possibile valutare sia lo smorzamento viscoso che quello isteretico.
Con Ansys Mechanical® è possibile effettuare l’analisi armonica, usata per determinare la risposta di una struttura a carichi armonici costanti. Sono emblematiche le macchine rotanti, quindi motori, motori elettrici, compressori, turbine quando sono installate su una struttura di supporto, permettendoci di capire come sono le reazioni della struttura, se si amplificano o si modificano in base al numero di giri della nostra macchina rotante.
Per poter impostare un’analisi armonica serve l’input del carico armonico con una grandezza e frequenza noti, possono essere introdotti più carichi tutti alla stessa frequenza. Tuttavia, è possibile introdurre uno sfasamento tra i carichi stessi, ad eccezione di carichi per unità di massa (accelerazioni) e i carichi cuscinetto che possono essere introdotti solo in fase. L’output classico che può essere usato in questa fase è lo spostamento armonico in funzione della frequenza per ogni grado di libertà che stiamo andando ad indagare. Ovviamente, è possibile anche mappare le grandezze derivate (strain, stress) in funzione della frequenza.
Ci sono due tipi di analisi armoniche che possono essere effettuate:
- Analisi armonica completa (Full Analysis), che presenta una soluzione esatta, più lenta di un approccio MSUP
- Analisi armonica MSUP (Mode Superposition method), invece suggerisce una soluzione più approssimata e dipende anche dal numero dei modi adeguati dall’analisi modale preliminare. È molto più veloce dell’analisi completa, indicata come prima analisi preliminare da fare.
L’ultimo tipo di simulazione dinamica che si può effettuare con Ansys Mechanical®, è la Random Vibration Analysis (analisi delle vibrazioni casuali), che consente di determinare come le strutture rispondono a vibrazioni casuali.
Le vibrazioni casuali, ad esempio, possono essere provocate da:
- Componenti su una linea di produzione
- Veicoli che viaggiano su strada
- Aerei in volo o in rullaggio
- Veicoli spaziali durante il lancio
Il concetto fondamentale per questo tipo di analisi è che la forma d’onda del carico contiene tutte le frequenze in ogni istante di tempo. È necessario, pertanto, passare da un’analisi random ad una caratterizzazione della vibrazione attraverso un grafico con il nome di densità spettrale di potenza (Power Spectral Density, PSD). Questo grafico consente di estrarre la forma d’onda del carico (in particolare accelerazioni) agente sulla struttura attraverso dei particolari sensori. Con opportuni tools di post-processing dei segnali è possibile estrarre la forma d’onda originaria, fatta su bande di frequenze. Per ogni banda considerata, è necessario estrarre una varianza. Il risultato che si ottiene dipende dall’ampiezza della banda che caratterizza questi valori, riportati poi su un grafico.
Ansys Mechanical® è molto altro ancora!
