A cura di Redazione
Per illustrare l’efficacia della simulazione meshless con midas MESHFREE, consideriamo l’analisi strutturale di un carro merci ferroviario. Questo tipo di veicolo è soggetto a molteplici sollecitazioni durante l’uso, e la sua struttura deve essere progettata per garantire sicurezza e durata nel tempo.
La struttura del carro merci oggetti di analisi.
Per valutare la resistenza e la rigidità del carro merci, sono stati utilizzati due metodi di simulazione: il tradizionale approccio agli Elementi Finiti, effettuando le analisi tramite il software ANSYS® e il metodo meshless con midas MESHFREE. Entrambi i metodi sono stati applicati secondo le prescrizioni della normativa TB/T3550.2-2019 “Specifiche per la progettazione di resistenza e valutazione di test di rotabili – Corpo”, che prevede quattro condizioni di calcolo.
I risultati dell’analisi sono stati confrontati per valutare l’accuratezza e l’efficacia dei due metodi. Sono stati presi in considerazione fattori quali la distribuzione dello stress, la deformazione strutturale e la rigidità complessiva del carro merci.
Il diagramma di stress e il diagramma di spostamento dei risultati del calcolo sono mostrati nella Tabella 2 e nella Tabella 3. I valori massimi delle quattro condizioni di lavoro vengono confrontati nella Tabella 4 e viene calcolato l’errore relativo.
Mappe di sollecitazione, confronto.
Mappe di deformazione, confronto.
Tabella riepilogativa dei risultati ottenuti tra i due strumenti.
I risultati hanno mostrato una buona correlazione tra i due metodi, con piccole differenze nei dettagli. In particolare, la simulazione Meshless ha dimostrato una maggiore velocità di esecuzione e una maggiore flessibilità nella modellazione della struttura.
Il tempo di calcolo della simulazione dei diversi metodi di calcolo viene confrontato statisticamente, come mostrato nella Tabella sottostante. Poiché non è necessario semplificare il modello geometrico e generare la maglia, e l’ottimizzazione dell’algoritmo di soluzione, il metodo di simulazione senza maglia è più efficiente del 92,5% rispetto al metodo tradizionale di simulazione mediante elementi finiti.
Prospetto dei tempi di lavorazione per strumento ed approccio di calcolo.
Il tempo del processo di pre-trattamento è stato notevolmente ridotto, da 1687 minuti a 85 minuti, e l’efficienza è migliorata del 95%; Il tempo di soluzione dell’analisi è aumentato da 15 minuti a 28 minuti, e l’efficienza è diminuita del 46,4%; Il tempo del processo di post-trattamento è stato ridotto da 20 minuti a 17 minuti, e l’efficienza è aumentata del 15%; Il tempo complessivo di analisi è stato ridotto da 1722 minuti a 130 minuti. Il tempo di ogni fase e il tempo totale sono mostrati nella figura seguente.
Confronto dei tempi di esecuzioni di ciascuna delle fasi tipiche di un calcolo attraverso software CAE.
L’analisi strutturale è una componente critica del processo di progettazione ingegneristica, è importante considerare le specifiche esigenze del progetto e valutare attentamente quale metodo sia più adatto per ottenere i risultati desiderati.
Con l’avvento della simulazione Meshless, i progettisti hanno a disposizione una nuova tecnologia per valutare le prestazioni strutturali in modo rapido e accurato, un’alternativa promettente al tradizionale approccio agli Elementi Finiti.
Midas MESHFREE, confrontato con il software commerciale ANSYS, basato sul metodo agli elementi finiti, si è dimostrato una robusta ed accurata soluzione meshless di simulazione strutturale, uno strumento velocità, flessibile e preciso per affrontare le sfide dell’ingegneria strutturale moderna.