Dal modello solido al virtual prototyping: CAE

Among physical simulations finite element analysis (FEA) with its spread in the second half of the last century represents the start phase of the development of Computer Aided Engineering (CAE) . Simulation and visualization of the field of stress and strain allow to anticipate at the design stage large part of the experimental tests that were once realized on the physical prototype. This chapter discusses the role of CAE in the design outlining its major fields of application and its latest developments . After a brief introduction to the theory of finite elements, considered necessary in order to understand the theoretical basis of the development of a numerical code, we describe the basic steps of some of the most frequently performed FEA in industrial engineering: static FEA, non linear dynamic verification and crash analysis. Finally, after some guidelines for a proper setup of the simulations , it demonstrates as the integration of FEA with optimization methods and graphical

Nell'ambito delle simulazioni del comportamento delle strutture, il calcolo agli elementi finiti con la sua diffusione avvenuta nella seconda metà del secolo scorso ha rappresentato la base di partenza per lo sviluppo dei sistemi di Computer Aided Engineering (CAE). La possibilità di simulare e visualizzare il campo di tensione e deformazione di un intero componente permette di anticipare nella fase di progetto larga parte delle verifiche sperimentali che un tempo venivano realizzate sul prototipo fisico con un elevato costo sia in termini di tempo che di spesa. In questo capitolo si discute il ruolo del CAE nella progettazione delineando i suoi maggiori campi di applicazione e le sue evoluzioni più recenti. Dopo una breve introduzione alla teoria degli elementi finiti ritenuta necessaria per far comprendere le basi teoriche dello sviluppo di un codice di calcolo, si illustrano i fondamenti di alcune delle più frequenti analisi FEM eseguite in campo industriale: la verifica statica in campo lineare, la verifica dinamica ed il calcolo ad impatto. Per concludere, dopo alcune linee guida per una corretta impostazione delle simulazioni, si illustra come l'integrazione del FEA con metodi di ottimizzazione e con le più moderne tecniche di grafica computerizzata possa a buon diritto confermare l'uso del CAE come strumento principale per l'ottimizzazione del progetto attraverso il ricorso alla prototipazione virtuale.