SOLIDWORKS Simulation è uno strumento potente per gli ingegneri che desiderano convalidare i propri progetti e prevedere il comportamento reale. Tuttavia, come qualsiasi software sofisticato, può portare a risultati imprecisi se non utilizzato correttamente. Questo articolo del blog evidenzierà cinque errori comuni che gli utenti commettono in SOLIDWORKS Simulation e fornirà consigli pratici su come evitarli.

Errore 1: Dispositivi e carichi non sufficientemente definiti

Uno degli aspetti più critici di qualsiasi simulazione è la rappresentazione accurata delle condizioni al contorno reali. Molti utenti commettono l'errore di semplificare eccessivamente o di trascurare di definire completamente i dispositivi e i carichi, ottenendo distribuzioni di sollecitazioni e spostamenti irrealistici.

Come evitarlo:

• Comprendi l'applicazione: prima ancora di aprire SOLIDWORKS Simulation, devi avere ben chiaro in che modo la parte verrà vincolata e caricata nel suo ambiente reale.
• Utilizza vincoli realistici: non applicare semplicemente "Geometria fissa" ovunque. Valuta l'utilizzo di "Rullo/cursore" per le facce che possono muoversi tangenzialmente ma non normalmente, oppure di "Supporto elastico" per interazioni di base più complesse.
• Applicazione accurata dei carichi: distribuire forze e pressioni come si verificherebbero nella realtà. Se un carico viene applicato tramite un bullone, valutare l'utilizzo di "Connettori per bulloni" o l'applicazione del carico alle superfici di appoggio dei fori dei bulloni. Per scenari di carico complessi, valutare l'utilizzo di "Carichi/Masse remoti" per una rappresentazione accurata.
• Ripasso con diagrammi di corpo libero: abbozza un diagramma di corpo libero del tuo componente. Questo semplice esercizio può aiutarti a visualizzare tutte le forze e i vincoli, assicurandoti che nulla venga trascurato nella configurazione della simulazione.

Errore 2: Proprietà del materiale inadeguate

SOLIDWORKS Simulation si basa in larga misura sulle proprietà dei materiali assegnate ai componenti. L'utilizzo di proprietà dei materiali errate o predefinite è un errore comune che può invalidare completamente i risultati. Ad esempio, utilizzare una lega di acciaio standard quando il componente è realizzato con un polimero specializzato produrrà risultati drasticamente diversi e errati.

Come evitarlo:

• Verifica i dati del materiale: assicurati sempre che le proprietà del materiale (modulo di Young, coefficiente di Poisson, limite di snervamento, ecc.) che stai utilizzando corrispondano accuratamente al materiale effettivo del tuo componente.
• Materiali personalizzati: se il materiale non è presente nella libreria predefinita SOLIDWORKS , è possibile creare un materiale personalizzato e inserire le proprietà corrette ricavate dalle schede tecniche o dai test sui materiali.
• Effetti della temperatura: ricorda che le proprietà dei materiali possono variare significativamente con la temperatura. Se la tua applicazione prevede temperature variabili, valuta la possibilità di utilizzare proprietà dei materiali dipendenti dalla temperatura, se disponibili, o di eseguire più studi a temperature estreme diverse.
• Materiali non lineari: per materiali come gomme o plastiche sottoposti a grandi deformazioni, i modelli elastici lineari potrebbero non essere sufficienti. Esplora i modelli di materiali non lineari per una rappresentazione più accurata.

Errore 3: scarsa qualità e densità della mesh

La mesh è il fondamento di qualsiasi analisi agli elementi finiti (FEA). Una mesh di scarsa qualità può portare a concentrazioni di stress imprecise, instabilità numeriche e tempi di risoluzione inutilmente lunghi. Una mesh troppo grossolana non coglierà gradienti di stress critici, mentre una mesh troppo fine consumerà eccessive risorse di calcolo senza aggiungere una precisione significativa.

Come evitarlo:

• Inizia con una mesh globale: inizia con una mesh globale più grossolana per ottenere una comprensione iniziale della distribuzione dello stress.
• Perfezionamento delle aree critiche: una volta individuate le aree di elevata concentrazione di stress (ad esempio, raccordi, fori, angoli vivi), utilizzare "Controllo mesh" per perfezionare la mesh in queste regioni specifiche. Ciò consente un calcolo dello stress più accurato dove è più importante, senza sovra-meshtare l'intero modello.
• Verifica la qualità della mesh: utilizza il "Grafico della qualità della mesh" per identificare gli elementi con rapporti di aspetto o valori jacobiani scadenti. Potrebbe essere necessario rigenerare la mesh o regolare i parametri della mesh per queste aree.
• Adattabilità H e adattabilità P: sfruttate SOLIDWORKS Simulation. L'adattabilità H affina automaticamente la mesh nelle aree ad alta pendenza, mentre l'adattabilità P aumenta l'ordine polinomiale degli elementi, consentendo in entrambi i casi di ottenere risultati più accurati con un minore sforzo manuale.

Errore 4: Trascurare le condizioni di contatto

Negli assemblaggi, il modo in cui le parti interagiscono tra loro è fondamentale. Non definire le condizioni di contatto appropriate (o affidarsi esclusivamente al contatto predefinito "Bonded") è una svista comune che può portare a risultati fisicamente impossibili, come il passaggio delle parti l'una attraverso l'altra o un trasferimento di carico non corretto.

Come evitarlo:

• Comprendere l'interazione tra le parti: determinare in che modo i componenti si toccheranno e interagiranno fisicamente.
• Contatto senza penetrazione: per le interazioni più realistiche, in cui le parti si toccano e si spingono l'una contro l'altra senza aderire, utilizzare il contatto "Senza penetrazione". Questo impedisce la compenetrazione e simula accuratamente le forze di compressione.
• Attrito: se l'attrito gioca un ruolo significativo, è necessario definire un coefficiente di attrito per i set di contatto. Questo è fondamentale per le applicazioni che prevedono scorrimento o presa.
• Vincolato vs. Libero: Comprendere quando utilizzare "Vincolato" (parti permanentemente collegate, che agiscono come un'unica entità) rispetto a "Libero" (nessun contatto definito, le parti possono attraversarsi a vicenda). Il contatto globale predefinito "Vincolato" può essere pericoloso se non intenzionale.
• Set di contatti dei componenti: utilizzare set di "Contatti dei componenti" specifici per le interfacce critiche anziché affidarsi a definizioni di contatto globali, soprattutto in assiemi complessi.

Errore 5: interpretazione errata dei risultati

Generare grafici di stress di buona qualità è solo metà dell'opera; capirne il significato effettivo è altrettanto importante. Un errore comune è limitarsi a considerare il valore massimo di stress senza considerare dove si verifica, il tipo di stress o i limiti della simulazione.

Come evitarlo:

• Comprendere i tipi di stress: distinguere tra stress di Von Mises (utilizzato per lo snervamento nei materiali duttili), stress principali (utili per i materiali fragili e per comprendere la tensione/compressione) e stress di taglio.
• La posizione è fondamentale: non concentratevi solo sul valore massimo di sollecitazione; è importante capire dove si verifica. Si trova in un punto di concentrazione delle sollecitazioni noto (ad esempio, un angolo acuto) che potrebbe essere mitigato da un raccordo nella realtà, oppure si trova in un'area portante critica?
• Scala di deformazione: fate attenzione ai grafici di deformazione esagerati. Sebbene visivamente utili, possono far apparire catastrofiche anche piccole deformazioni accettabili. Controllate sempre i valori di spostamento effettivi.
• Fattore di sicurezza: non limitarti a considerare le sollecitazioni; calcola e comprendi il tuo fattore di sicurezza. Questo ti fornirà un quadro più chiaro di quanto il tuo progetto sia vicino al cedimento.
• Validazione e calcoli manuali: ove possibile, convalidate i risultati della simulazione con calcoli manuali, dati empirici o test fisici, soprattutto per gli aspetti di progettazione critici. Questo contribuisce ad aumentare la fiducia nel vostro approccio alla simulazione.
• Convergenza: per studi complessi, assicurati che i risultati siano convergenti (ad esempio, che i valori di stress si stabilizzino man mano che la mesh viene perfezionata).

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Hanen Bdioui

Rappresentante per lo sviluppo delle vendite presso ChampionXperience

Hanen Bdioui è caporedattrice di ChampionXperience, dove si occupa di contenuti su CAD, realtà virtuale e tecnologie ingegneristiche emergenti. Collabora con Dassault Systèmes come Content Creator e SOLIDWORKS Application Engineer, e collabora come redattrice tecnica per Engineering.com e EngineeRules, occupandosi di argomenti relativi a CAD, PLM e simulazione. Hanen crea inoltre contenuti specializzati per 3DEXCITE, la piattaforma 3DEXPERIENCE , e Onshape, supportando ingegneri e aziende nell'adozione di moderni flussi di lavoro digitali.

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