SolidWorks Simulation è un tool molto potente per avere delle risposte dirette legate ai problemi di progettazione. Per avere le risposte corrette è importante interpretare i risultati della simulazione nel modo giusto. In alcuni casi un alto valore di stress localizzato può essere difficoltoso da valutare ed in questo articolo vi aiuteremo a capire come interpretarlo.
Il principio base della convergenza
Prendiamo in considerazione il seguente modello, con un vincolo di fissaggio in corrispondenza dei due fori e una forza applicata sul foro lamato.
Sono stati creati 5 studi statici. Per ogni studio, in prossimità della zona con lo sforzo più alto, è stata aumentata la dimensione della mesh. È stato usato il comando Applica Controllo Mesh per poter infittire la mesh solo localmente sul raccordo.
Nell’immagine qui sotto è possibile vedere i 5 differenti risultati della mesh:
Lanciando la simulazione si ottengono i seguenti risultati in termini di stress:
Il grafico è detto di convergenza, perché ci mostra come si assestano i risultati dello sforzo in un certo punto in funzione della grandezza della mesh. Tipicamente, oltre un certo infittimento della mesh, il valore dello stess non varia.
Avendo trovato un valore che converge infittendo la mesh, lo si può utilizzare per concludere l’analisi. Ulteriori infittimenti non sono necessari in quanto non influenzerebbero la soluzione.
Il risultato non converge: LA SINGOLARITA’ DI SOLLECITAZIONE
Trovare un risultato che non converge può succedere spesso durante la simulazione. Questo risultato è chiamato singolarità di sollecitazione, ed è un punto della mesh dove lo stress non converge ad uno specifico valore. Andando ad infittire la mesh il valore dello stress nel punto di singolarità aumenterà, e tendenzialmente il valore potrebbe arrivare all’infinito riducendo sempre più la dimensione della mesh.
I punti di singolarità compaiono dove vengono applicati carichi puntuali o spigoli vivi rientranti.
Ora per capire meglio il problema si analizzerà lo stesso modello di prima a cui è stato soppresso il raccordo dove prima era presente lo sforzo massimo. Sono stati creati altri 5 studi con lo stesso infittimento della mesh del caso precedente in prossimità degli spigoli non raccordati.
I risultati ottenuti sono:
In questo caso il valore massimo dello stress, in prossimità dello spigolo non raccordato, aumenta.
Si nota che il punto di singolarità si trova all’incontro delle 3 superfici e man mano che si infittisce la mesh il punto rosso diventa sempre più piccolo. Questo è il tipico comportamento dei punti di singolarità.
L’andamento divergente lo possiamo vedere in questo grafico:
Conclusioni
Uno spigolo non raccordato introduce una singolarità di sollecitazione in SolidWorks Simulation. Questo problema può essere facilmente risolto raccordando lo spigolo. In questo modo il valore di stress può convergere nel punto di singolarità e quindi portare alla sua scomparsa. Invece rimarrà uno stress concentrato.
Un stress concentrato non va confuso con un punto di singolarità. Lo stress concentrato convergerà ad un valore finito infittendo la mesh. Un punto di singolarità non indica che la simulazione sia sbagliata, ho solo una deviazione dei risultati in prossimità della singolarità, però a una certa distanza da questo punto i risultati possono essere presi come attendibili.
Se si hanno ulteriori dubbi riguardanti le sollecitazioni, c’è un ulteriore tool in SolidWorks Simulation che può essere d’aiuto.
Cliccando con il tasto destro su Risultati, selezionare Diagnostica hotspot di sollecitazione.
Nel pannello che compare clicco su Esegui diagnosi hotspot di sollecitazione, così che SolidWorks vada ad individuare gli elementi con un elevato gradiente di stress. Dopo la ricerca, è possibile utilizzare il comando Esegui diagnosi di singolarità di sollecitazione per valutare effettivamente quali di questi siano singolarità di Sollecitazione.
Avete capito cosa si intende per singolarità di sollecitazione nella simulazione? E’ chiaro come SolidWorks Simulation può aiutarti a valutarla?
Se hai ulteriori dubbi non esitate a contattarci!
