Molti progettisti hanno spesso la necessità di condurre simulazioni strutturali NON-LINEARI, purtroppo molti di loro non si avvalgono di strumenti idonei per effettuare questo tipo di simulazioni.
“Quando si deve effettuare un’analisi NON-LINEARE?”
Per effettuare una analisi non-lineare, ci dobbiamo trovare nelle seguenti condizioni:
- quando i vincoli geometrici richiedono una condizione di non-linearità
- geometria non-lineare
- materiale non-lineare
Per il 90% dei casi, le analisi non-lineari vengono condotte per il tipo di materiale che viene applicato al modello. In base anche ai carichi applicati, il comportamento non-lineare dei materiali può essere definito da diverse proprietà:
- Plasticità: si ha generalmente nei materiali duttili quando lo stress/deformazione supera il limite di snervamento
- Iperelasticità: i materiali iperelastici (polimeri, gomme, materiali di tenuta) mostrano una deformazione significativamente maggiore per una data sollecitazione rispetto ai metalli. La deformazione raggiunge dimensioni significative (dal 10 al 100 %)
- Creep, Visco-elastico: quando gli effetti della velocità di deformazione sono significativi (es. schiuma poliuretanica che viene utilizzata per i materassi in memory foam)
- Anisotropico: legno, termo-plastico con fibre e materiali compositi.
In SIMULIAworks, definire tutte queste proprietà dei materiali è molto semplice e intuitivo, grazie alla ricca libreria di materiale con le sue varie opzioni di inserimento. Inoltre, mediante il Material Editor è possibile creare dei nuovi materiali inserendo tutti i parametri necessari come curve e altro ancora.
La definizione della plasticità su un materiale duttile come acciaio, alluminio o ferro è in genere qualcosa che si esegue dopo aver eseguito uno studio elastico lineare iniziale, per assicurarsi di descrivere le condizioni al contorno e i valori di carico corretti.
Ecco perché è fondamentale includere la plasticità nell’analisi di un modello; ti permetterà di ottenere risultati di simulazione molto più realistici e accurati.
Un esempio è il classico provino che sopposto a trazione, subisce inizialmente un comportamento elastico lineare fino al punto di snervamento, dove superato questo punto, il materiale inizierà ad assumere deformazioni permanenti, successivamente una fase di necking e in fine la rottura del provino.
Questo fenomeno è possibile riprodurlo in SIMULIAworks, mediante l’inserimento nelle proprietà del materiale del damage model. Nell’immagine sottostante possiamo vedere le varie fasi di snervamento, plasticità e rottura su un provino simulato in SIMULIAworks, considerando come proprietà del materiale il ductile damage model.
Un altro punto di forza di SIMULIAworks è quello di poter gestire materiali iperelastici complessi come gomma, neoprene, silicone, nitrile, caratterizzando le loro proprietà con i vari modelli che sono presenti nel materiale, come: Mooney-Rivlin, Neo-Hookean, Ogden e tanti altri ancora.
In più, con la Material Calibration app è possibile effettuare la calibrazione di qualsiasi tipo di materiale importando le curve ricavati dai test fisici di laboratorio.
In definitiva, sicuramente l’analisi non lineare è più complessa dell’analisi lineare, ma adesso grazie agli strumenti di SIMULIAworks sai che non è poi così complicata di quanto lo è stato finora. Leggi anche: Esplorare le funzionalità di simulazione avanzate con le soluzioni di analisi strutturale
