Miglioramento dell’affidabilità dei risultati del CAE

Se utilizzati correttamente e nelle fasi iniziali della progettazione, gli strumenti CAE consentono di conoscere, prevedere e migliorare digitalmente le prestazioni dei prodotti. Il software CAE consente inoltre al team di progettazione di esplorare un maggior numero di concetti di progettazione, ridurre i costi associati ai prototipi fisici tradizionali e prendere decisioni più informate e veloci man mano che si procede nel ciclo di progettazione.

Quando sono stati inizialmente introdotti, gli strumenti CAE di analisi assistita da computer erano dominio degli specialisti, ovvero degli analisti incaricati della simulazione della sollecitazione o delle forze dei fluidi sui modelli digitali. I risultati venivano quindi passati agli ingegneri incaricati di mettere a punto, se necessario, la progettazione dettagliata sulla base dei risultati della simulazione. Non sarebbe stato più opportuno analizzare i propri modelli, risparmiando così prezioso tempo di progettazione? Poiché la risposta è risultata affermativa, i fornitori hanno iniziato a introdurre strumenti CAE specificamente rivolti agli ingegneri.

Questo nuovo tipo di software CAE è stato integrato con il software CAD degli utenti e ha offerto maggiore facilità di utilizzo, minore gergo tecnico specifico degli analisti e prezzi inferiori, per le organizzazioni che desideravano migliorare il processo di progettazione riducendo i costi e il time-to-market. Se tale strategia era appropriata, perché gli ingegneri incontrano ancora difficoltà a ottenere risultati utili e significativi dal CAE? La maggiore facilità di utilizzo del software ha incoraggiato un maggiore utilizzo da parte degli ingegneri, ma ha anche determinato un uso improprio. Gli ingegneri sono abituati a ottenere risposte nette e molto specifiche dai propri programmi CAD e spesso ripongono eccessiva fiducia nei risultati più sfumati dell’analisi, spesso inaffidabili.

Imparare a utilizzare il software non sempre equivale a ottenere risultati validi. Esaminiamo alcuni modi in cui gli ingegneri possono migliorare l’utilizzo degli strumenti CAE.

Importanza della modellazione.
I problemi spesso riscontrati dagli ingegneri con il CAE hanno inizio con il modello. Secondo un report di Autosim, un consorzio europeo che si occupa dell’utilizzo della simulazione nel settore automotive, l’80% del tempo totale necessario agli ingegneri per creare una simulazione è dedicato alla generazione del modello. Per ottenere risultati validi, gli ingegneri non possono limitarsi a creare una mesh, condizioni al limite e carichi, bensì devono preparare un modello di analisi in modo che catturi una conoscenza fondamentale del problema che si tenta di risolvere. Spesso questi problemi non sono correttamente definiti nel software e ciò determina risultati inaffidabili.

Gli altri problemi segnalati includono condizioni al limite non corrette, generazione di mesh dei modelli inadeguate, risultati non convalidati e proprietà dei materiali non applicabili. Un altro ostacolo comune per gli ingegneri che utilizzano il CAE è ottenere dati di input validi. In alcuni casi, i problemi di progettazione sono di natura “multifisica”, pertanto il software CAE di base potrebbe non essere in grado di risolverli. Per risolvere molti degli impegnativi problemi reali potrebbe essere necessaria la competenza di specialisti di settore.

Ruolo essenziale della formazione.
Per poter utilizzare correttamente il software CAE, gli ingegneri devono ricevere formazione appropriata. La formazione non dovrà essere incentrata sull’utilizzo di un particolare pacchetto software, bensì sugli aspetti teorici e pratici della modellazione multifisica. La formazione dovrà inoltre insegnare agli studenti come modellare in modo efficace problemi reali. Finché gli ingegneri non comprendono le basi delle operazioni eseguite dal software di simulazione, imparare i dettagli di tale software sarà inutile. Oltre alla formazione offerta dai fornitori, un’altra fonte valida di formazione sul CAE è NAFEMS (International Association for the Engineering Analysis Community). Questa organizzazione indipendente dai fornitori offre corsi di formazione in tutta Europa e negli Stati Uniti, nonché programmi di eLearning e report sui benchmark “How To” e “Why Do”.

I corsi di eLearning indipendenti riguardano tutti i livelli di utilizzo dell’analisi agli elementi finiti, da sessioni introduttive pratiche di livello base all’analisi agli elementi finiti dinamica e non lineare. Un’opzione gratuita è MIT OpenCourseWare, che fornisce formazione online self-service e offre appunti delle lezioni, compiti, esami e materiali di studio per corsi quali “Finite Element Analysis of Solids” e “Fluids I, II, and III”. Un’altra opzione è la serie di video MIT OCW “Finite Element Procedures for Solids and Structures” presentata da Klaus-Jürgen Bath, pioniere nello sviluppo di software di analisi non lineare e professore del MIT.

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