top of page

MONDO CAE - Verifica E Validazione - Quando le parole sono importanti

Aggiornamento: 14 lug 2023



Nel mondo della simulazione numerica per la progettazione meccanica 3D e non solo, molto spesso i termini verifica e validazione sono utilizzati uno come il sinonimo dell’altro.


Se ad un primo approccio le due parole si possono confondere (nessuno di noi è un esperto linguista dell'accademia della crusca), nella realtà stiamo però parlando di due aspetti completamente differenti tra di loro, e che pertanto, durante una discussione, potrebbero generare un poco di confusione. Andiamo a togliere qualsiasi dubbio sul loro utilizzo una volta per tutte.


Verification vs. Validation

Un prima grande distinzione può essere la seguente:

"la verifica si concentra sulla matematica e sull’implementazione della stessa nel software mentre la validazione guarda all’accuratezza del modello"


Tenendo a mente questa definizione, entriamo nel dettaglio.

Verifica

La verifica si concentra sugli aspetti matematici dell’analisi FEA, determinando se la soluzione che è stata ottenuta è accurata. Si deve tenere in mente che la verifica è un aspetto critico. Infatti, se la modellazione matematica è sbagliata, i risultati saranno sbagliati (famoso concetto del Garbage In – Garbage Out). Sono due gli aspetti che riguardano la verifica:

  1. Che la soluzione teorica abbia un livello di errore accettabile. Questo aspetto dipende dallì’utilizzatore.

  2. Che il software funzioni come ci si aspetti perciò non sia esente da errori di programmazione. Questo aspetto è responsabilità dello sviluppatore.

Da qui si apre un'altra domanda quasi banale “Quanto siamo sicuri che la nostra analisi presenta un errore accettabile se no conosciamo la soluzione reale?


Figura 01: Un esempio di calcolo FEM di un componente in cui è rappresentata la deformata

Poichè dietro il software vi è sempre un calcolo matematico, siamo in grado di capire quanto è elevato utilizzando tecniche di stima dell’errore a posteriori (come ad esempio guardando se la soluzione converge).

Si deve tenere a mente che se la soluzione è verificata, non è detto che essa rappresenti a pieno la realtà, ma solamente quanto la soluzione del problema matematico è corretta. In maniera pratica, ipotizziamo di voler stimare la caduta di un grave tramite una legge lineare, sapendo che essa è una legge quadratica. Controllare che i passaggi di risoluzione dell’equazione di primo grado siano corretti è la procedura di verifica.




Validazione

La Validazione riguarda l’accuratezza del modello rispetto al comportamento fisico. L’assunto alla base di qualsiasi analisi FEM/CFD o CAE più in generale è che “qualsiasi modello è, al più, una buona approssimazione della realtà e funziona bene fino ad un certo punto”. In questo contest, la validazione si concentra molto di più sull’obiettivo della simulazione e si domanda se la simulazione incontra le condizioni di accettabilità.

Lo strumento principale è la piramide della validazione. In questo processo, il primo step è quello di validare che il modello matematico del materiale sia in accordo con quanto previsto dal comportamento reale riscontrato in una campagna di testing.


Una volta che il modello del materiale corrisponde perfettamente al modello matematico, allora si procede allo step successivo.


Andando avanti nella piramide aumenta la complessità del modello. Se ad un certo punto non il modello CAE non rispecchia più la realtà fisica dei test, si aggiorna il modello fino ad ottenere il match perfetto.



Figura 02: Piramide Della Validazione

Questa procedura è alla base del building block approach, modello di gestione di un progetto alla base della progettazione.


Un altro modo per validare un modello CAE, è quello si effettuare dei casi semplici che possano essere validati tramite conti basilari o tramite semplici test di laboratorio

Esempio pratico di modellazione FEA


"la verifica si concentra sulla matematica e sull’implementazione della stessa nel software mentre la validazione guarda all’accuratezza del modello"

Quando viene effettuata una analisi FEA, la struttura non è mai modellata in un'unica volta, ma i diversi componenti sono modellati singolarmente e validati con carichi semplici per poi essere assemblati insieme in un unico assieme.


Prendiamo a titolo di esempio la verifica di una impianto di piping domestico.


In essa sono presenti polimeri, alluminio, acciaio, guarnizioni.


Una volta verificati i modelli di materiali ed i singoli componenti, essi sono assemblati in un unico assieme e successivamente il modello unico è sottoposto a verifica e validazione


La struttura concettuale che si ottiene è quella di un albero con i rami più esterni costituito dai modelli dei materiali ed il tronco centrale dall'assieme completo.


Figura 03: Esempio di analisi di un piping domestico



---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



FGCAEANALYST è al servizio delle aziende. Ti seguiamo passo passo nell'analisi dei tuoi componenti mettendoci la stessa attenzione che metteremmo se fosse nostro.

Contattaci per una consulenza gratuita cliccando al seguente link.


Se invece vuoi imparare ad analizzare correttamente i tuoi progetti, contattami al seguente link.



77 visualizzazioni0 commenti

Комментарии


bottom of page