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Newsletter EnginSoft Year 6 n°4 - 51
Analizzare cinematica e dinamica dei
meccanismi con le tecniche multibody:
terminologia, ambiti di applicazione ed
opportunità Le scuole di progettazione
più tradizionali portano a
considerare con maggior
frequenza problematiche di
tipo strutturale (incluse fatica
ed acustica), fluidodinamico,
o di processo. Gli
strumenti di simulazione
numerica offrono, in tutti
questi ambiti, un aiuto formidabile
ed efficace, ben
noto alla grande maggioranza
degli utenti che hanno
una cultura ingegneristi-
Automobile di Leonardo da Vinci
(Codice Atlantico, f. 812r del 1478)
ca moderna orientata all’efficienza.
La progettazione meccanica è tuttavia un contesto dove possono
diventare decisivi i fattori non analizzabili dalle suddette
branche della simulazione. Si pensi, per esempio, alle caratteristiche
di guidabilità di un veicolo, alla stabilità di
una lavatrice, alla precisione di un cambio da bicicletta, per
restare su applicazioni che riguardano la quotidianità. Allo
stesso modo potremmo citare la velocità delle macchine per
la produzione e la lavorazione su larga scala di qualsiasi prodotto
“consumer” (per esempio tessile, carta, alimentari, semilavorati),
senza dimenticare i complessi sincronismi nascosti
all’interno di qualsiasi mezzo di trasporto (per esempio
auto, treni, aerei).
Tutte queste applicazioni sono accomunate da requisiti e
prestazioni che non sono esclusivamente di tipo strutturale.
La disciplina che fornisce questo tipo di risposte è la
meccanica applicata, che studia la cinematica e la dinamica
di sistemi di corpi variamente interconnessi. Cinematica e
Dinamica sono termini di uso comune, ma sono spesso utilizzati
in modo poco corretto. Senza addentrarci in eccessivi
formalismi, precisiamo che l’analisi cinematica determina il
modo in cui si muovono i corpi di un sistema (posizioni, velocità,
accelerazioni) in relazione agli azionamenti (motori,
camme) e ai vincoli. Viceversa, l’analisi dinamica determina
le forze e le coppie che sono causa e/o effetto del movimento.
In alcuni problemi è sufficiente limitare lo studio alla parte
cinematica (ad esempio per la verifica di sincronismi e/o
di possibili interferenze), mentre nei casi più generali è necessario
completare le indagini con la determinazione delle
forze in gioco (ad es. per trasmetterle allo strutturista o per
scegliere componenti da catalogo).
Gli strumenti di simulazione adatti a condurre queste particolari
analisi sono i cosiddetti software multibody.
All’interno di un ambiente multibody l’utente assembla virtualmente
il sistema meccanico e procede con l’analisi della
risposta nel dominio del tempo e/o delle frequenze. I codici
commerciali offrono la possibilità di interagire direttamente
con le geometrie CAD, a vantaggio dei tempi di modellazione
e della qualità di visualizzazione. Per applicazioni di nicchia
e per scopi di ricerca si utilizzano, tuttavia, efficacemente
anche approcci prettamente analitici, con i quali il
modello viene definito attraverso scrittura diretta delle equazioni
di moto.
Indipendentemente dallo strumento utilizzato, il passaggio
fondamentale per giungere a risultati corretti ed affidabili
nella simulazione multibody è rappresentato dalla fase di
“virtualizzazione” del modello fisico. Con “virtualizzazione”
si intende l’approssimazione di un sistema meccanico reale
(infinitamente complesso), con una collezione di oggetti numerici
pensati per riprodurne moto e proprietà.
La schematizzazione virtuale può avvenire in modo più o meno
raffinato, con conseguenze dirette sull’efficacia della simulazione.
È compito del modellista scegliere le dimensioni,
il grado di complessità e i dettagli del modello che vuole
creare, considerando simultaneamente gli obiettivi da raggiungere,
onere computazionale e il tempo a disposizione. Il
miglior modello non è quello più dettagliato, ma quello che
risponde in modo più veloce ed esauriente alle esigenze.
Questa regola, che vale in generale per tutte le dimensioni
del CAE, assume un ruolo decisivo nella simulazione
multibody. Per queste ragioni è indispensabile provvedere ad
una formazione teorico-pratica specifica per l’analista meccanico.
EnginSoft propone un corso di modellistica multibody della
durata di 2 giorni (2-3 Febbraio 2010, sede di Padova), rivolto
a tutti i progettisti che affrontano problemi di cinematica
e dinamica. Il corso è pensato e strutturato in modo da
trasmettere in tempi brevi le nozioni per poter poi in seguito
intraprendere le scelte per la modellazione multibody. Il
corso sarà tenuto dal prof. Roberto Lot dell’Università di
Padova in collaborazione con l’ing. Fabiano Maggio di
EnginSoft.
Per informazioni sui contenuti consultare il sito del consorzio
TCN www.consorziotcn.it
Per iscrizioni e informazioni generali consultare la sig.ra
Mirella Prestini della segreteria del consorzio.
E-mail: info@consorziotcn.it - Tel: +39 035 368711