Verifica e Validazione dei Modelli FEM
Come Migliorare l’Accuratezza delle Simulazioni Attraverso la Correlazione FEM-TEST

Descrizione Webinar

In questo evento parleremo proprio di questo: come utilizzare sinergicamente misure sperimentali e modelli FEM per migliorare l’accuratezza dei modelli computazionali.

A chi è rivolto questo evento?

Questo seminario è rivolto ai responsabili di progetto, agli analisti strutturali e ai tecnici di laboratorio che desiderano apprendere nuovi metodi per migliorare la correlazione tra calcoli e misure.

Le aziende stanno investendo sempre di più negli strumenti di verifica virtuale, come il calcolo a elementi finiti, perché presenta tutta una serie di vantaggi economici rispetto alla sperimentazione sul prototipo fisico. Per contro i test sperimentali rappresentano la prova finale con cui viene certificato il corretto funzionamento prodotto. Riuscire a verificare la bontà dei calcoli e la loro Correlazione con le misure risulta essenziale per migliorare le procedure di analisi e realizzare modelli FEM realmente predittivi.

Questa operazione prende il nome di Verifica e Validazione del modello computazionale.

Benvenuti

Buon pomeriggio a tutti e benvenuti al webinar «Verifica e Validazione dei Modelli FEM»
Io sono Francesco Palloni, fondatore di SmartCAE ed esperto di simulazione assistita dal calcolatore.
Per chi ancora non mi conosce, sono un ingegnere meccanico e utilizzo software di simulazione e di correlazione FEM-Test da circa una quindicina d’anni, nei quali ho avuto modo di utilizzare questa tecnologia per analisi strutturali, dinamiche, termiche e fluidodinamiche.
Per chi ancora non conosce SmartCAE, siamo una società che si occupa di simulazioni al calcolatore sia come rivenditore di software che come fornitore di servizi di consulenza e formazione.
Il webinar di oggi affronta un tema molto particolare: quello della Verifica e Validazione dei Modelli FEM. In altre parole, come sia possibile migliorare l’accuratezza dei modelli analitici, aumentandone la Correlazione con le misure sperimentali.
Come nel nostro stile, il seminario sarà prevalentemente di tipo pratico, dando spazio alle applicazioni dal vivo. Per questo motivo utilizzeremo un particolare software per le dimostrazioni: in questo caso si tratta di FEMtools Model Updating sviluppato da Dynamic Design Solutions.

Agenda

L’agenda di questo webinar è molto semplice.
Introduciamo brevemente il tema della Correlazione FEM Test e del Model Updating, e di quali vantaggi può portare nel workflow della simulazione e del testing.
Procediamo poi alla parte più interessante, ossia la dimostrazione dal vivo di alcuni casi di studio, facendo vedere alcune funzioni offerte da FEMtools Model Updating per gestire l’accoppiamento tra modelli analitici e misure sperimentali.
Infine avremo una sessione di domande e risposte in cui cercherò di rispondere alle domande che mi farete.
Per porre le domande è sufficiente che utilizziate l’area della «chat» dell’interfaccia di GoToWebinar (quella in basso a destra).
Potete farlo in qualsiasi momento, vi risponderò al termine della presentazione.

Verifica e Validazione dei Modelli FEM

Se avete già scaricato l’articolo sulla Verifica e Validazione dei grandi Motori Diesel vi siete fatti una idea sulle complicazioni della gestione di queste informazioni.

Fondamentalmente, durante lo sviluppo di un progetto gli ingegneri devono fare delle ipotesi sul prodotto, derivando dalla Realtà Fisica (che ancora non conoscono) un Modello Concettuale con il quale effettuare le loro considerazioni e prendere le decisioni.

A questo punto il flusso di lavoro prende due percorsi ben separati.

Prima di avere a disposizione il prototipo, si utilizzano i Modelli Matematici, nel nostro caso ad esempio la teoria elastica e la legge di Hooke per creare una rappresentazione matematica del prodotto. In particolare, invece di scrivere e risolvere sistemi di equazioni complesse, si utilizza un modello discreto agli Elementi Finiti che è in grado di produrre i Risultati desiderati in termini di rigidezza, frequenze di risonanza, forme modali e così via. Il progettista prende le sue decisioni basandosi su questi Risultati.

Una volta che è disponibile il prototipo del prodotto, è possibile determinarne il comportamento reale attraverso un Modello Fisico, ovvero una rappresentazione Sperimentale utilizzando una catena di misura, utilizzando sensori e rilevando delle Misure che ci permettano di dare una evidenza fisica delle prestazioni del prodotto.

Capita spesso che i Risultati delle simulazioni (la colonna di Sinistra) differiscano dalle Misure (la colonna di destra). Per capirne di più occorre quindi effettuare degli studi di Correlazione, utilizzando degli indicatori qualitativi e quantitativi che mettano in evidenza le affinità e le differenze, locali e globali tra ciò che abbiamo Calcolato e ciò che abbiamo Misurato.

Per migliorare i risultati del modello esistono sostanzialmente due are di lavoro: la Verifica del modello e la Validazione del modello.

Verifica vuol dire mettere in discussione il nostro modello dal punto di vista puramente analitico, ovvero determinare che un modello computazionale rappresenti accuratamente il modello matematico e la sua soluzione.

Validazione vuol dire di determinare fino a che punto il modello sia una rappresentazione accurata del mondo reale, nel contesto nel quale esso viene utilizzato. Questo vuol dire mettere in discussione le ipotesi del modello, come è stata fatta la mesh, le proprietà dei materiali, le condizioni al contorno e così via.

In altre parole, la Verifica riguarda la sfera dei modelli computazionali, mentre la Validazione riguarda il confronto del modello numerico con quello sperimentale.

Dimostrazione dal Vivo

Adesso che abbiamo chiarito molto superficialmente i concetti di Verifica e Validazione del Modello, possiamo procedere con la dimostrazione dal vivo.

Il primo caso rappresenta una struttura di lamiera saldata, della quale è stato realizzato il modello ad elementi finiti, e sulla quale è stata eseguita una campagna di misura sperimentale.

Il secondo caso è un componente un po’ particolare, che probabilmente è familiare per chi si occupa di misure accelerometriche in campo aeronautico, in quanto viene utilizzata per calibrare la catena di misura accelerometrica. Questo modello, dato che è molto leggero e gira in pochi secondi, ci permetterà di vedere il flusso di lavoro completo con il Model Updating.

Se tutto va liscio, dovremmo riuscire a rimanere nella mezz’ora di seminario concordata.

Domande e Risposte

Le aziende stanno investendo sempre di più negli strumenti di verifica virtuale, come il calcolo a elementi finiti, perché presenta tutta una serie di vantaggi economici rispetto alla sperimentazione sul prototipo fisico. Per contro i test sperimentali rappresentano la prova finale con cui viene certificato il corretto funzionamento prodotto. Riuscire a verificare la bontà dei calcoli e la loro Correlazione con le misure risulta essenziale per migliorare le procedure di analisi e realizzare modelli FEM realmente predittivi.

Questa operazione prende il nome di Verifica e Validazione del modello computazionale.

Visualizzazione e Condivisione dei Risultati CAE

In questo seminario vedremo come fare ad armonizzare la visualizzazione da solutori e discipline differenti (Ansys, Abaqus, Nastran, Marc, LS Dyna, Fluent, …) e a condividere modelli 3D interattivi attraverso la piattaforma cloud.

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Analisi Multi-Body e Durability

In questo seminario affrontiamo il tema della simulazione dei meccanismi, imparando a gestire assiemi con corpi rigidi e corpi flessibili, fino ad arrivare alla verifica a fatica dei componenti.

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