Finite Elements Analysis (FEA).

Analisi agli Elementi Finiti.

  When we are faced with a complex problem, such as a mechanical system characterized by a complex geometry, or when the system to be analyzed is subject to complex constraint conditions, or when it is the load conditions that stress the system to be complex, then the engineering verifications in finite form, that is solving the calculations in a formal way, can be very complex and take a long time. Think for example to the solution of systems of partial differential equations. In these cases it may be convenient to solve the problem in a discrete and approximate form. In these cases a precious help is provided by the Simulation and by the Finite Element Analysis (FEA) method.

  Quando ci si trova di fronte ad un problema complesso, come per esempio un sistema meccanico caratterizzato da una geometria complessa, oppure quando il sistema da analizzare è soggetto a condizioni di vincolo complesse, oppure quando sono le condizioni di carico che sollecitano il sistema ad essere complesse, allora le verifiche ingegneristiche in forma finita, ossia risolvendo i calcoli in modo formale, possono risultare molto complesse e richiedere molto tempo.Si pensi ad esempio alla risoluzione di sistemi di equazioni differenziali alle derivate parziali. In questi casi può risultare conveniente risolvere il problema in forma discreta e approssimata. In questi casi un prezioso aiuto è fornito dalla Simulazione e dal metodo di Analisi agli Elementi Finiti (Finite Elements Analysis o FEA in lingua Inglese).

  FEA. Finite Element Analysis (or shortly FEA = Finite Element Analysis) is a computer simulation technique oriented towards the mathematical solution of a wide variety of complex engineering problems of a structural, fluid, thermal, electrostatic and multi-physics nature. Finite element analysis consists in the modeling and simulation of real products and systems in a virtual computerized environment, and in the analysis and verification of the behavior and performance of the model under various stresses. For example in structural applications, it allows to evaluate the resistance and deformation capacity of the element following the application of static, dynamic or thermal loads.

  FEA. L'analisi agli elementi finiti (o brevemente FEA = Finite Element Analysis) è una tecnica di simulazione a computer orientata alla risoluzione matematica di in una larga varietà di problemi ingegneristici complessi di natura strutturale, fluida, termica, elettrostatica e multi-fisica. L'analisi agli elementi finiti consiste nella modellazione e simulazione di prodotti e sistemi reali in un ambiente computerizzato virtuale, e nell'analisi e verifica del comportamento e delle prestazioni del modello alle varie sollecitazioni. Per esempio in applicazioni di tipo strutturale, consente di valutare la capacità resistente e di deformazione dell'elemento a seguito dell'applicazione di carichi statici, dinamici o termici.

  FEM. This simulation technique uses the finite element method (or shortly FEM = Finite Element Method), whose goal is essentially the resolution in discrete and approximate form of complex systems. A finite element model (or FE = Finite Element for short) is formed by a system of points, called “nodes”, which define the shape of the project. The actual physical elements are connected to these nodes, which form the finite element mesh and contain the material and structural properties of the model, aimed at defining its behavior under certain circumstances. The density of the finite element mesh takes on different values ​​within the material, based on the expected variations of the stress levels in a specific area. Regions subject to large variations in stresses typically require a mesh with a higher density than that for regions subject to minimal variation or not subject to variation in stresses.

  FEM. Questa tecnica di simulazione utilizza il metodo degli elementi finiti (o brevemente FEM = Finite Element Method), il cui obiettivo è essenzialmente la risoluzione in forma discreta e approssimata di sistemi complessi. Un modello a elementi finiti (o brevemente FE = Finite Element) è formato da un sistema di punti, definiti “nodi”, che definiscono la forma del progetto. A questi nodi sono collegati gli elementi fisici veri e propri, che formano la mesh degli elementi finiti e contengono le proprietà materiali e strutturali del modello, volti a definirne il comportamento in determinate circostanze. La densità della mesh degli elementi finiti assume valori diversi all’interno del materiale, in base alle variazioni previste dei livelli di sollecitazione in un’area specifica. Le regioni soggette a importanti variazioni nelle sollecitazioni richiedono in genere una mesh con una densità maggiore rispetto a quella per le regioni soggette a variazioni minime o non soggette a variazioni nelle sollecitazioni. 

  Applications. Interesting aspects include the fracture points of the materials already tested, fillets, corners, areas of high stress and complex details. FEA software are used in a wide range of sectors and are widely used in the aeronautical, bio-mechanical and automotive fields. A large variety of finite element analysis software, both free and commercial, are available today.

  Applicazioni. Tra gli aspetti interessanti si ricordano i punti di frattura dei materiali già testati, raccordi, angoli, aree di sollecitazione elevata e dettagli complessi. I software FEA trovano impiego in un’ampia gamma di settori e sono largamente utilizzati in ambito aeronautico, bio-meccanico e automobilistico. Oggigiorno sono disponibili una grande varietà di software di analisi agli elementi finiti, sia di tipo libero che commerciale. 

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