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Analisi FEM, Analisi Strutturale agli Elementi Finiti

L’analisi FEM, il cui acronimo tradotto in italiano corrisponde a Metodo degli elementi finiti, trova applicazione nell’analisi meccanica, strutturale, elettromagnetica, termodinamica e fluidodinamica di un oggetto in studio.

Il Finte Element Method, analisi elementi finiti, è una tecnica numerica utilizzata nella simulazione a computer per analisi ingegneristiche che consente lo studio di oggetti complessi, non omogenei e/o di grandi dimensioni.

Analisi FEM
Analisi FEM

IN CHE COSA CONSISTE IL METODO FEM?

Il metodo FEM consente di trovare soluzioni a problemi fisici descritti da equazioni differenziali che non risolvibili analiticamente quando la geometria è complessa: con questo metodo è possibile trasformare queste equazioni differenziali in sistemi di equazioni algebriche risolvibili dal calcolatore.

Ciò avviene attraverso un processo di scomposizione della geometria in tanti elementi più piccoli, una sorta di griglia la cui dimensione delle maglie può essere variabile in base all’accuratezza della soluzione richiesta in dato punto, che viene definita mesh.

La mesh rappresenta il modello geometrico scomposto in tanti piccoli volumi (o facce, se l’analisi è bidimensionale) all’interno dei quali vengono calcolate le grandezze fisiche di interesse per una determinata analisi: fatica, stress meccanico, grandezze elettromagnetiche, gradienti termici. Sommando le soluzioni su tutti gli elementi di questa griglia si completa l’analisi.

I PRINCIPALI VANTAGGI DEL CALCOLO FEM

  • Predizione accurata delle grandezze fisiche in gioco: termiche, meccaniche, elettromagnetiche
  • Individuazione di eventuali punti critici o deboli, soggetti a possibile rottura
  • Individuazione stati di deformazione o tensione
  • Valutazione della distribuzione delle masse
  • Calcolo degli stress e della fatica
  • Calcolo delle temperature di equilibrio
  • Calcolo accurato delle prestazioni elettromagnetiche (forze, coppie, correnti, potenze disperse)

Il metodo FEM è alla base dei nostri software professionali di calcolo per simulazioni fem, il cui obiettivo è ridurre costi e tempi di produzione e sviluppo aiutando a trovare, predire e correggere problemi e criticità prima della fase di prototipazione e produzione.

La mesh rappresenta il modello geometrico scomposto (immaginiamo di vedere una griglia) che ne consente di analizzare ogni singola componente e gli innesti tra le singole componenti dell’oggetto in analisi. Sommando tutte le analisi delle singole componenti otteniamo la soluzione finale.

Come abbiamo accennato precedentemente questo tipo di analisi f.e.m. consente nello scorporare un modello rappresentante una componente fisica complessa, solitamente di grandi dimensioni, (immaginiamo la scocca di un’automobile) in tanti elementi piccoli, ben definiti e misurabili. Questa scomposizione in piccole parti uguali e codificabili singolarmente viene definita mesh.

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