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• Presentazione Team3d [Mauro Barra]
• Cos’è la simulazione [Giuliano Gorla]
• Perché la simulazione
• Cenni storici
• Stato dell’arte
Analisi strutturale
Analisi a fatica
Analisi cineto dinamica
Analisi termica
Analisi fluidodinamica
Analisi multifisica
• Casi di successo
• Sviluppi futuri](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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- 1. Mauro Barra Giuliano Gorla Computer Aided Engineering Verso la fabbrica digitale Lecco 04/03/15
- 2. Agenda • Presentazione Team3d [Mauro Barra] • Cos’è la simulazione [Giuliano Gorla] • Perché la simulazione • Cenni storici • Stato dell’arte Analisi strutturale Analisi a fatica Analisi cineto dinamica Analisi termica Analisi fluidodinamica Analisi multifisica • Casi di successo • Sviluppi futuri
- 3. Chi siamo 1994 2000 2006 2014 Engineering Siemens - Consultant NX Teamcenter Siemens - Reseller 1° Reseller 1997
- 4. Chi è Siemens Power Generation Services 1) Commonwealth of Independent States Managing Board Market Americas Global Healthcare Middle East, CIS 1) Asia, Australia Europe, Africa Financial Services Power and Gas Wind Power and Renewables MobilityEnergy Manage- ment Building Techno- logies Digital Factory Process Industries and Drives Healthcare Separately managed Corporate CoreCorporate Services PG MOPS WP EM BT DF PD HC SFS Go-to-market
- 5. Chi è Siemens Siemens AG, a global technology powerhouse that has stood for engineering excellence, innovation, quality, reliability and internationality. Siemens seamlessly integrates development, production and suppliers. • 165 years. • 343,000 employees • 200 countries • $98 billion revenue in FY 2014
- 6. Cos’è la simulazione “Per simulazione si intende un modello della realtà che consente di valutare e prevedere lo svolgersi dinamico di una serie di eventi o processi susseguenti all'imposizione di certe condizioni da parte dell'utente” [cit. Wikipedia]
- 7. Perché la simulazione • Riduzione dei costi • Ottimizzazione • Affidabilità • Studiare nuove soluzioni • Validazione
- 8. Cenni storici 1968 viene brevettato NASTRAN, NAsa STRuctural ANalysis => Software robusto e collaudato
- 9. Stato dell’arte Analisi a elementi finiti (FEA – Finite Element Analysis) Il metodo largamente più utilizzato, consiste nella discretizzazione del modello continuo in nodi ed elementi (modello FEM), nella soluzione del problema nei nodi, e una successiva interpolazione dei risultati nel resto del modello.
- 10. Stato dell’arte Analisi a elementi finiti (FEA – Finite Element Analysis) Un po’ di matematica Π = Λ − 𝑊 Λ = 1 2 𝜎 𝑇 𝜀 𝑑𝑉 => Λ = Λ 𝑒 𝑑 𝑒 = 𝑁 𝑒 𝑑 𝑛 𝜀 𝑒 = 𝐵 𝑒 𝑑 𝑛 𝜀 𝑇 = 𝜎 𝑇 𝐸 𝑘 𝑒 = 𝐵 𝑒 𝑇 𝐸 𝐵 𝑒 𝑑𝑉 Λ 𝑒 = 1 2 𝑑 𝑛 𝑇 𝑘 𝑒 𝑑 𝑛 Π = 1 2 𝑑 𝑇 𝐾 𝑑 − 𝑑 𝑇 𝑓 𝛿Π 𝛿𝑑 = 0 𝑲𝒅 = 𝒇
- 11. Stato dell’arte Analisi Fluidodinamica Analisi Termica Analisi Strutturale
- 12. Analisi FEA - Processo Modello CAD Modello CAD “Idealizzato” Modello “Meshato” (Mesh) Modello con carichi e vincoli Risultati
- 13. Idealizzazione “Il diavolo si annida nei dettagli” [Anonimo]
- 14. Mesh “divide et impera” [Anonimo]
- 15. Condizioni al contorno Vincoli Carichi Contatti Live
- 16. Soluzioni Tipi di soluzioni: • SOL 101 Statica lineare • SOL 103 Modi propri di vibrare, Response Simulation • SOL 105 Instabilità (Buckling) • SOL 106 Non lineare (grandi spostamenti, snervamento del materiale) • SOL 200 Ottimizzazione
- 17. Risultati (post) • Stato di sforzo del materiale ( sforzi principali, di Von Mises, massimo sforzo di taglio ecc.) • Spostamenti e deformata • Reazioni vincolari • Frequenze e deformazioni (modi propri e forzati) • Carico limite , deformazioni • Plasticizzazione del materiale (non lineare) • Valore dei parametri di progetto Live
- 18. Non solo strutture Analisi di riempimento materie plastiche (Moldex, Moldflow) Analisi di colata (Magma) Analisi stampaggio lamiera (Autoform)
- 19. Stato dell’arte Analisi della vita a fatica
- 20. Analisi di flusso Simulazioni termiche tenendo conto….: • Convezione • Conduzione • Irraggiamento si ottiene la distribuzione delle temperature, T max e T min, flussi di calore, calore Simulazioni fluidodinamiche con flussi: • Laminari o turbolenti • Alta velocità • Convezione libera o forzata • Comprimibili o incoprimibili si ottengono le soluzioni delle equazioni differenziali di conservazione della massa, momento di moto, energia e turbolenza, e i valori a regime o durante i transitori di densità, pressione e velocità del fluido Live
- 21. Stato dell’arte Analisi cineto-dinamica Si può ricavare: • Leggi di moto (posizioni, velocità e accelerazioni) • Reazioni vincolari (totali e tra componenti) • Forze e momenti d’inerzia • Interferenze Permettendo di simulare un modello comprensivo di: • Attriti dinamici e statici • Molle e dissipatori • Urti con diversi gradi di elasticità (definiti dalle proprietà del materiale) • Forze e coppie motrici • Sistemi di controllo esterni progettati in software per l’automazione (es. Simulink) Live
- 22. Integrazione CAD CAE Quante analisi e modifiche del modello servono prima della definizione del prodotto?
- 23. Multifisica …è la combinazione di più discipline contemporaneamente Video
- 24. Considerazioni Hardware Soluzione statica lineare Nodi: 465.897 Elementi: 253.473 Tempo di calcolo: 5 min 30 sec Nodi: 1.906.408 Elementi: 1.274.851 Tempo di calcolo: 1 h 0 min 22 sec La simulazione è alla portata di tutti!
- 25. Casi di successo Mc Drill Technology [Parma] Macchina: Mc180B Problema: Scarsa resistenza del giunto del brandeggio Soluzione “old style”: Aggiungere peso nel punto critico Soluzione “new style”: Ridurre peso Risparmio: 1.000 € x macchina Tempo impiegato: 10 h
- 26. Casi di successo Service Prècicad Inc. [Canada] Prodotto: Furgone elettrico Problema: Forno ad induzione interferiva con motori a scoppio Soluzione “new style”: Ridurre peso Peso: 680 Kg (metà del precedente) Capacità di carico: 455 Kg Tempo impiegato: 6 mesi Risparmio: -peso = batterie più durature Beneficio: 60% di saldature in meno
- 27. Casi di successo Borghi spa [Modena] Macchina:Brush machine Problema: Calcolo della legge di moto Movimentazioni:7 assi
- 28. Sviluppi futuri Verso la fabbrica digitale… Simulazione di processo Virtual commissioning Simulazione di impianto
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- 30. Mauro Barra Giuliano Gorla Computer Aided Engineering …fine Lecco 04/03/15