Pillole Di FEM #25 - Modellazione con elementi BEAM. Quando la differenza è nella qualità dell'analisi.
- FGCAEANALYST
- 23 lug
- Tempo di lettura: 3 min
Aggiornamento: 19 set
Nel mondo della simulazione strutturale, ci si imbatte spesso in un dubbio apparentemente banale: ha senso modellare gli offset degli elementi beam, se tanto gli sforzi cambiano poco?
Per rispondere, analizziamo insieme un caso reale, prendendo in esame un telaio metallico modellato con elementi beam in due diverse configurazioni:
Senza offset – tutti gli elementi convergono in un unico nodo centrale
Con offset – ogni trave è connessa nel punto reale di giunzione
Analisi Statica: le differenze sembrano minime
Confrontando le analisi statiche tra il modello senza offset e quello con offset, i risultati appaiono sorprendentemente simili.
Entrambe le strutture sono modellate con gli stessi materiali, gli stessi carichi e gli stessi vincoli.
L'unica differenza è la presenza o meno degli offset. Si riportano le geometrie dei due telai.
Si nota che:
Gli sforzi di VonMises cambiano di pochi punti percentuali
Gli spostamenti globali sono quasi sovrapponibili
Si riportano i risultati in tabella per confrontarli al meglio.
offset | no offset | variazione (%) | |
Stress | 365 | 370 | 1.36 |
Spostamenti | 15.22 mm | 15.42 mm | 1.4 |
Sulla carta, una modellazione senza offset sembrerebbe "abbastanza buona". Eppure, questa apparente stabilità nasconde un’insidia più profonda, che emerge in modo chiaro nell’analisi modale.
Analisi Modale: qui l’offset fa tutta la differenza
Quando si esegue un’analisi modale sugli stessi modelli, ecco cosa accade:
Si riportano le frequenze dei primi 5 modi:
Frequenze | offset | no offset | variazione (%) |
Modo 1 | 6.11 | 6.07 | -0.65 |
Modo 2 | 7.19 | 12.81 | -43 |
Modo 3 | 14.53 | 14.04 | 3.49 |
Modo 4 | 29.71 | 30.45 | -2.43 |
Modo 5 | 54.81 | 68.18 | -19.60 |
Si riportano anche le immagini del secondo modo:
Le frequenze proprie cambiano anche del 40%
Le forme modali si alterano: le flessioni fuori piano e le torsioni vengono falsate o addirittura cancellate
Modi locali come vibrazioni di travi a sbalzo o flessioni eccentriche non si attivano, perché il modello ignora la geometria reale dei collegamenti
Il motivo è semplice: senza offset, si sottostima la distanza tra masse e punti di applicazione dei momenti, con una conseguente alterazione delle rigidezze dinamiche.
La vera differenza è nel significato, non nei numeri
Chi guarda solo ai valori di stress o deformazione, potrebbe concludere che l’offset è un dettaglio superfluo.
Ma un’analisi FEM non è solo un modo per ottenere dei numeri: è uno strumento di rappresentazione tecnica, un linguaggio che comunica con il cliente. E proprio in quel linguaggio, la cura per il dettaglio fa la differenza.
Modellare con offset significa:
Rappresentare realisticamente il comportamento strutturale
Dare fiducia a chi legge il report, perché vede attenzione anche dove "non cambia quasi nulla"
Dimostrare professionalità nella forma, oltre che nella sostanza
Comunicare che anche la prima cifra decimale è sotto controllo, e non affidata al caso
Conclusione: modellare bene, sempre
In un’analisi strutturale, non si premia chi trova il numero più vicino, ma chi costruisce il modello più credibile.
Ecco perché, anche quando gli sforzi cambiano di poco, inserire l’offset è fondamentale:
Perché nelle modali può cambiare tutto
Perché nei dettagli si nasconde la qualità
Perché la cura nella modellazione è ciò che distingue un analista qualsiasi da un vero professionista
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