Verifica Strutturale dei Recipienti in Pressione
La Linearizzazione degli Stress applicata ai Modelli FEM
Presentatori

Ing. Francesco PalloniSmartCAE srl

Ing. Pietro GabbiadiniSant’Ambrogio Sistemi Industriali srl

Partner

Descrizione Webinar

In questo seminario parliamo della linearizzazione degli stress secondo ASME VIII Div. 2 e EN 13445. In collaborazione con Sant’Ambrogio Servizi Industriali srl

Benvenuto

Buon pomeriggio a tutti e benvenuti al webinar «Verifica Strutturale dei Recipienti in Pressione»
Questo è il primo evento di una nuova serie che abbiamo intitolato «Chiedi all’Esperto» nella quale coinvolgeremo di volta in volta gli utilizzatori dei nostri strumenti di simulazione al calcolatore. In questi seminario potremo condividere esperienze e «best practice», derivanti dal lavoro quotidiano con questi software.

Mi presento: sono Francesco Palloni, fondatore di SmartCAE ed esperto di simulazione assistita dal calcolatore.
Sono un ingegnere meccanico e utilizzo software di simulazione da circa una quindicina d’anni, nei quali ho avuto modo di utilizzare questi strumenti per analisi strutturali, dinamiche, termiche e fluidodinamiche.
SmartCAE è una società che si occupa di simulazioni al calcolatore sia come rivenditore di software che come fornitore di servizi di consulenza e formazione.

Prima di tuffarci nei contenuti tecnici di questo webinar, è doveroso fare gli onori di casa al nostro ospite, che ci aiuterà a fare chiarezza sul tema di questo incontro, ovvero spiegarci perché, quando e come eseguire la Linearizzazione degli Stress per la verifica degli apparecchi a pressione.

Il nostro ospite

E’ un piacere dare il benvenuto a Pietro Gabbiadini, di Sant’Ambrogio Servizi Industriali.

Pietro si occupa di Analisi ad Elementi Finiti da oltre 10 anni, lavorando prima come ingegnere NVH per una nota azienda di impianti frenanti per il mercato automobilistico e successivamente presso Sant’Ambrogio come ingegnere progettista.
Nel suo lavoro si occupa della progettazione meccanica di apparecchi in pressione sia a codice, ovvero mediante l’approccio Design-by-Formula, che tramite analisi ad Elementi Finiti con l’approccio Design-by-Analysis.

Due parole anche sull’azienda che rappresenta.
Sant’Ambrogio Servizi Industriali è una società nata nel 1988. Da sempre è focalizzata sulla progettazione e consulenza di apparecchi a pressione e scambiatori di calore. A questa attività si affiancano la produzione di software per la progettazione meccanica dei pressure vessels in accordo ai maggiori codici di calcolo nazionali ed internazionali come EN13445-3, ASME VIII Div.1 e Div.2, giusto per citarne alcune. Inoltre offre corsi specifici e iniziative di formazione personalizzata sulla progettazione termica e meccanica. Che altro dire?? Azienda certificata ISO 9001… Ha più di 600 clienti in tutto il mondo…
In estrema sintesi, Sant’Ambrogio Servizi Industriali è un’azienda leader per la progettazione di apparecchi a pressione.

Questo è il sito dell’azienda, per saperne di più…

Agenda

L’agenda di questo webinar è molto semplice.
Introduciamo brevemente il tema della Linearizzazione degli Stress, dei motivi per cui deve essere eseguita, e quali sono le implicazioni per il progettista di recipienti in pressione.

Procediamo poi alla parte più interessante, ossia la dimostrazione dal vivo di un caso di studio, facendo vedere alcune funzioni offerte dal software SCL Analyzer sviluppato da SmartCAE, un add-on per l’ambiente di analisi strutturale Femap di Siemens.

Infine avremo una sessione di domande e risposte in cui cercheremo di rispondere alle domande che ci 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, noi comunque vi risponderemo soltanto al termine della presentazione.

Classificazione delle sollecitazioni

Passo adesso la parola a Pietro, che ci guiderà negli aspetti tecnici e applicativi della presentazione…

Buongiorno a tutti.
Nella verifica degli apparecchi a pressione, l’analisi ad elementi finiti è ammessa per geometrie o condizioni di carico di un componente non sono strettamente contemplate nel codice di calcolo. Il metodo di verifica più usuale per una analisi elastica (statica lineare) è quello della classificazione delle sollecitazioni con il quale è possibile verificare tutti i problemi per i quali la modalità di collasso è l’eccesso di deformazione plastica.

In un recipiente a pressione, le sollecitazioni agenti su un componente possono essere raggruppate in categorie in relazione al diverso livello di pericolosità rispetto al collasso. Le tre categorie previste dalla norma sono identificate in sollecitazioni Primarie, Secondare e di Picco e per ciascuna di esse categorie è possibile fissare limiti ammissibili diversi.

Si intende per stress Primario quello prodotto dai carichi esterni e definito dall’equilibrio tra reazioni interne ed esterne.
Lo stress Secondario è invece quello che viene generato per congruenza delle deformazioni.
Lo stress di Picco infine identifica quelle sollecitazioni locali in prossimità di singolarità di forma (intagli, raccordi, fori, …).

Queste sollecitazioni vengono a loro volta differenziate in componente di Membrana e componente di Flessione, a cui competono valori ammissibili diversi.

Tale metodo è descritto e si presenta similarmente sostanzialmente in tutti i codici di calcolo.

Linearizzazione delle sollecitazioni

Per poter applicare la classificazione occorre quindi determinare le sollecitazioni di Membrana e di Bending sulla struttura.

Se nel modello strutturale si utilizzano elementi shell (che rispettano la teoria piastre), i valori di sollecitazione di membrana e di flessione possono essere ottenuti direttamente dal risultanti del calcolo FEM.

Invece, quando si usano gli elementi solidi (brick o tetraedri, è lo stesso), si ottiene come output dell’analisi la distribuzione delle sollecitazioni totali, e non la suddivisione in Membrana e Flessione.

Pertanto, per applicare il metodo della classificazione delle sollecitazioni, gli stress calcolati dal solutore FEM devono essere «manipolati» per estrarre le componenti di base necessarie per il calcolo delle sollecitazioni equivalenti.

Questo processo prende il nome di Linearizzazione degli Stress ed è rappresentato molto schematicamente da queste figure.
Occorre identificare un segmento attraverso lo spessore del mantello, qui indicato con la sigla SCL (Stress Classification Line), scelta in prossimità dell’area critica da verificare, e rispetto alla quale viene identificato un nuovo sistema di riferimento locale sul quale vengono calcolati gli stress equivalenti di Membrana e Flessione.
Questo è un processo che può essere fatto a mano, con excel, oppure utilizzando un software che automatizzi il calcolo.

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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