Cos'è SOLIDWORKS Simulation e quali tipi di analisi consente di eseguire?

SOLIDWORKS Simulation è il modulo CAE (Computer Aided Engineering) completamente integrato nell'interfaccia CAD di SOLIDWORKS per l'analisi e la validazione virtuale dei progetti. Consente agli ingegneri di eseguire analisi FEM (Finite Element Method - Metodo degli Elementi Finiti) per verificare la resistenza, la deformazione e la durata dei componenti. A seconda del pacchetto scelto, permette di effettuare studi statici lineari, analisi dinamiche, test di fatica, simulazioni termiche, analisi di ottimizzazione topologica e simulazioni non lineari (geometriche e dei materiali).

Quali sono le differenze tra i pacchetti SOLIDWORKS Simulation Standard, Professional e Premium?

SOLIDWORKS Simulation è strutturato su tre livelli crescenti di complessità analitica: Simulation Standard: Include l'analisi statica lineare per parti e assiemi, studi di fatica basati su cicli di carico storici e simulazioni di movimento cinematico (Time-Based Motion). I primi strumenti base di questa versione sono già accessibili per chi possiede la licenza SOLIDWORKS CAD Premium. Simulation Professional: Aggiunge test di caduta (Drop Test), analisi termiche, analisi di frequenza e instabilità (Buckling), ottimizzazione topologica per ridurre il peso dei componenti e studi sui recipienti in pressione. Simulation Premium: È la versione più avanzata, progettata per gestire problemi non lineari complessi (es. deformazioni plastiche, materiali gommosi o iperelastici) e analisi dinamiche lineari ed elasto-plastiche sotto l'effetto di carichi variabili nel tempo o vibrazioni casuali.

Quali sono i vantaggi di integrare l'analisi FEM direttamente nel CAD rispetto ai software CAE tradizionali?

L'integrazione nativa di SOLIDWORKS Simulation elimina la necessità di tradurre o esportare la geometria in ambienti software esterni (evitando la perdita di feature geometriche). Qualsiasi modifica apportata al modello CAD 3D aggiorna istantaneamente lo studio FEM, permettendo ai progettisti di testare decine di varianti di design in tempo reale. Questo approccio accelera lo sviluppo del prodotto, riduce drasticamente i costi legati alla realizzazione di prototipi fisici e previene difetti strutturali prima dell'avvio della produzione.

Perché una simulazione in SOLIDWORKS Simulation non converge e come si risolve?

I problemi di mancata convergenza in uno studio di simulazione (soprattutto in analisi non lineari o con contatti complessi) dipendono solitamente da quattro fattori principali: 1) Mesh non ottimizzata: Elementi troppo grandi o distorsioni geometriche eccessive. È necessario eseguire un raffinamento locale della mesh nei punti critici; 2) Vincoli e incastri incoerenti: Il modello ha gradi di libertà non vincolati che causano movimenti rigidi infiniti; 3) Contatti instabili: Le interazioni tra le parti dell'assieme non sono state definite accuratamente; 4) Condizioni di carico severe: Incrementi di forza troppo bruschi per i quali il solutore non trova un equilibrio numerico stabile.

In che modo l'Intelligenza Artificiale (AI) e il Generative Design si integrano con SOLIDWORKS Simulation?

L'Intelligenza Artificiale sta trasformando la simulazione virtuale da uno strumento di mera "verifica" a una guida proattiva per lo sviluppo. Gli algoritmi di ottimizzazione topologica e di design generativo integrati in SOLIDWORKS utilizzano i dati della simulazione FEM per calcolare autonomamente la forma geometrica ideale di un componente in base ai vincoli di carico e di produzione specificati. Inoltre, l'ecosistema Dassault Systèmes sta introducendo assistenti virtuali basati su AI in grado di automatizzare compiti ripetitivi (come la preparazione dei modelli o il controllo preventivo dei contatti), consentendo agli ingegneri di concentrarsi esclusivamente sulla validazione strategica dei risultati.

SOLIDWORKS Simulation è adatto anche alle PMI?

Sì. Grazie alla sua integrazione con SOLIDWORKS e alla facilità d'utilizzo, è una soluzione adatta sia a piccole e medie imprese sia a grandi aziende che desiderano introdurre la simulazione nei processi di sviluppo prodotto senza la complessità tipica dei software CAE specialistici.

SolidWorks Simulation: le diverse versioni

Analisi strutturale

Consente l’esecuzione dell’analisi strutturale su parti e assiemi, permettendo l’individuazione rapida e la prevenzione di potenziali problemi, nonché il soddisfacimento dei requisiti di rigidezza e resistenza dei manufatti.

Analisi modale

L’analisi delle modalità proprie di vibrazione è finalizzata alla previsione di possibili risonanze delle strutture. Individuando forma e sequenza delle modalità naturali di vibrazione del progetto diventa possibile adottare misure preventive contro questo rischio, valutando precocemente l’efficacia delle modifiche progettuali.

Analisi termica

Determina le distribuzioni di temperatura (in scenari stazionari o transitori) attraverso il calcolo dei flussi di calore, il trasferimento di energia per conduzione, convezione e irraggiamento, la presenza di termostati e le condizioni di contatto con resistenze termiche di interfaccia.

Analisi strutturale termica

Attraverso questo tipo di analisi è possibile determinare le dilatazioni e deformazioni dovute alle differenze di temperatura, nonché l’effetto combinato di carichi termici e meccanici.

Analisi del test di caduta

Consente di verificare la reazione di un oggetto alla caduta dello stesso su una superficie, in termini di relativa integrità strutturale e resistenza all’impatto.

Carichi di punta

Gli strumenti di SolidWorks Simulation consentono di identificare e prevenire eventuali cedimenti strutturali derivanti dalle deviazioni laterali della linea d’azione della forza (svergolamento o collasso per carichi di punta).

Motion

Offre la simulazione del reale funzionamento meccanico degli assiemi, attraverso il dimensionamento di motori e attuatori, l’analisi dei consumi energetici, l’ottimizzazione di molle e ammortizzatori, lo studio di sistemi di trasmissione, manovellismi, cinematiche complesse e il calcolo delle forze di contatto.

Event Based Motion

Permette la verifica delle sequenze d’azione, la simulazione per compiti e l’ottimizzazione dei tempi di ciclo, con controlli basati sugli eventi per iniziare e fermare un compito.

Fatica

Consente di stimare le prestazioni e la durata di prodotti sottoposti a sollecitazioni ripetute, impiegando carichi ad ampiezza costante o variabile, storie di carico derivate da test pratici e carichi multipli combinati. Utilizza curve S-N differenziate in base al materiale e identifica le zone critiche.

Ottimizzazione

Trova automaticamente il disegno migliore in relazione agli obiettivi progettuali.

Combinazioni di carico e recipienti in pressione

Aiuta l’utente a combinare rapidamente gli effetti di molte modalità di carico indipendenti. Grazie a strumenti come la linearizzazione degli stress viene favorita l’ottemperanza delle norme ASME per i recipienti in pressione.

Analisi non lineare

Consente di effettuare analisi di prodotti in plastica e gomma, grazie a molteplici modelli di materiali non lineari, analisi delle variazioni di carico nel tempo, delle deformazioni permanenti e delle guarnizioni.

Analisi di parti in plastica e in gomma

Consente l’esecuzione di analisi delle sollecitazioni su componenti in plastica e parti in gomma, così da ottimizzare la scelta dei materiali e migliorare la progettazione delle parti. Ciò avviene utilizzando metodi d’analisi non lineare (a causa del rapporto carico-deformazione complesso) immettendo nel database dei materiali di SolidWorks la curva di sollecitazione-deformazione della plastica.

Dinamica

Permette di calcolare le oscillazioni del prodotto sottoposto a un carico variabile. Questo è possibile attraverso l’applicazione di carichi dinamici, la possibilità di effettuare simulazioni di stress su componenti in movimento, analisi delle forze di impatto nel tempo, test di vibrazione shaker e simulazioni sismiche.

Compositi

È possibile effettuare studi di criticità di specifiche lamine, analizzare la resistenza dipendente dall’orientamento, gli stress di taglio interlaminare e diverse modalità di cedimento.

	SOLIDWORKS Simulation Standard	SOLIDWORKS Simulation Professional	SOLIDWORKS Simulation Premium
Integrazione completa nel CAD 3D -Completamente integrato in SOLIDWORKS per garantire semplicità di utilizzo e integrità dei dati. -Stessa interfaccia utente di SOLIDWORKS (barre degli strumenti, menu e menu contestuali). Gli utenti di SOLIDWORKS possono imparare velocemente a utilizzare SOLIDWORKS Simulation. -Associatività con le modifiche ai progetti SOLIDWORKS. -Supporta materiali e configurazioni SOLIDWORKS per impostare facilmente le analisi. -Sovrapposizione dei risultati della simulazione alla grafica CAD di SOLIDWORKS.
Modellazione FEA -SOLIDWORKS Simulation include la formulazione di elementi solidi, shell e trave. SOLIDWORKS Simulation Professional e SOLIDWORKS Simulation Premium offrono semplificazione 2D, stati piani di tensione, stati piani di deformazione, assialsimmetria e submodelling.
Interazioni e connettori – Condizioni di unione, di contatto, forzate, libere e di parete virtuale. -Contatto nodo a superficie e superficie a superficie. -Autocontatto. -Connettori a bullone, a molla, a perno, con supporto elastico e a cuscinetto -Verifica della sicurezza dei connettori
Carichi e vincoli – Fissaggi per imporre i gradi di libertà. -Forza, pressione e carichi strutturali remoti. -Carico di temperatura. -Importazione di pressione e carichi termici da SOLIDWORKS Flow Simulation.-SOLIDWORKS Simulation Professional e SOLIDWORKS Simulation Premium includono la funzione Gestione caso di carico per la valutazione degli effetti di varie combinazioni di carico sul modello.
Diagnostica dei punti caldi di sollecitazione -È possibile rilevare le regioni del modello con gradienti di sollecitazione irregolari tra elementi adiacenti. -L’irregolarità dei gradienti di sollecitazione può essere dovuta a singolarità di sollecitazione. Brevetto ottenuto nel 2020.
Comunicazione con report ed eDrawings® -Rapporto personalizzabile sulla simulazione. -eDrawing dei risultati della simulazione.
Simulazione statica lineare di assiemi -Vengono risolti problemi di analisi strutturale di parti e assiemi riguardanti sollecitazioni, tensioni, spostamenti e fattori di sicurezza (FOS). -L’analisi tipica presuppone carico statico, materiali elastici lineari e spostamenti di piccola entità.
Movimento basato sul tempo -Strumento per lo studio del movimento dinamico e cinematico di corpi rigidi utilizzato per calcolare velocità, accelerazioni e movimenti di un assieme sottoposto a carichi di esercizio. -Al termine dell’analisi del movimento, i carichi di collegamento e dei corpi dei componenti possono essere inclusi in un’analisi lineare per completare l’indagine strutturale.
Studi comparativi dei progetti -Scenari ipotetici (what-if) basati su variabili definite (quote, proprietà di massa e dati di simulazione).
Simulazione della fatica -Stima della durata a fatica ad alto numero di cicli di componenti soggetti a più carichi variabili in cui il picco di sollecitazione è inferiore alla sollecitazione di snervamento del materiale. -Per prevedere i punti di cedimento e il numero di cicli a rottura, viene utilizzata la teoria del danno cumulativo.
Tracker di tendenza -Rilevamento degli andamenti nei risultati di diverse iterazioni di uno studio statico.
Ottimizzazione della progettazione -Basata sul metodo DoE (Design of Experiments), identifica il progetto ottimale in base alle variabili di progettazione e ad obiettivi definiti dall’utente, ad esempio ridurre al minimo massa, sollecitazioni e deformazioni. -Le variabili di progettazione possono essere quote CAD, proprietà dei materiali o valori di carico.
Gestione del caso di carico -È possibile valutare gli effetti di varie combinazioni di carico sul modello.
Interazioni e connettori avanzati -Condizione di resistenza al contatto termico -Condizione di isolamento -Connettore di saldatura del bordo -Connettore dell’asta di collegamento
Studi di ottimizzazione della topologia -Possibilità per gli utenti di individuare nuove alternative progettuali per ridurre al minimo l’utilizzo dei materiali in condizioni di carico statico elastico lineare continuando a rispettare i requisiti di sollecitazione, rigidità e vibrazione dei componenti.
Simulazione del movimento basata su eventi -Analisi del movimento generata da un controllo del movimento attivato da eventi utilizzando una combinazione qualsiasi di sensori o eventi o una programmazione temporale.
Simulazione della frequenza -Possibilità di determinare le modalità naturali di vibrazione di un prodotto, importanti per i prodotti sottoposti a vibrazione nell’ambiente di utilizzo.
Simulazione del carico di punta o del cedimento strutturale -Una delle cause di rottura dei componenti lunghi e sottili è il cedimento strutturale in un carico al di sotto della sollecitazione di snervamento dei materiali. Buckling study predicts components’ buckling load factor.
Thermal Simulation Solution of steady-state and transient thermal problems for temperature, temperature gradient and heat flux. Thermal analysis results can be imported as loads into Static Studies.
Drop Test Simulation Ability to analyze effect of impact of part or assembly on target surface.
Pressure Vessel Design Pressure Vessel Study calculates linearized stress, key for safe pressure design.
Submodeling Simulation Ability to analyze structural response of subset of main assembly.
2D Simplification Dramatic reduction in amount of time needed to solve problem by simplifying 3D models to 2D in plane stress, plane strain or axi-symmetric models.
Linear Dynamic Simulation Calculation of effects of dynamic loads, forcing vibrations, impact or shock loading for linear elastic materials. Study types are Modal Time History Analysis Harmonic Analysis Random Vibration Analysis Response Spectrum Analysis.
Nonlinear Simulation Calculation of effects of dynamic loads, forcing vibrations, impact or shock loading for linear elastic materials. Study types are Modal Time History Analysis Harmonic Analysis Random Vibration Analysis Response Spectrum Analysis. Nonlinear Analysis enables users to analyze complex material behavior, such as post-yield metals, rubbers and plastics, as well as account for large deflections and sliding contact. Complex material models in Nonlinear Static Studies can be used to calculate permanent deformation and residual stresses due to excessive loads, as well as predict performance for components, such as springs and clip fasteners. Nonlinear Dynamic Study accounts for effect of real-time varying loads. In addition to solving nonlinear static problems, Nonlinear Dynamic Studies can solve impact problems.
Composites Simulation Analysis of structural response of composite, which is mixture of two or more materials.

SolidWorks Simulation

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