Sforzo normale

stef_design

Utente Senior
Professione: ingegnerizzatore prodotto-automotive (dream cars)
Software: SW 2009 - Pro/E WF4 - Catia V5 R20 - Matlab - Ansys - TC7 - VPM
Regione: Veneto - Austin (TX)
#1
Ciao ragazzi,
mi capita spesso di vedere, sui libri di FEM o sui tutorial, che tra i risultati di un'analisi FEM compare quasi sempre la SOLLECITAZIONE NORMALE (secondo un determinato asse) e poche volte la sollecitazione equivalente (von Mises).
Ai fini della progettazione non è più utile quest'ultima?
grazie
 

peloritano

Utente Standard
Professione: ingegnere
Software: catia pro engineer abaqus patran nastran
Regione: calabria
#2
avendo lo sforzo normale e' utile avere lo sforzo normale qualora si tratta di trave snella......
in questo caso von mises non serve perche' anche se la solecitazione rientra nel campo ammissibile potrebbe invece causare sbandamenti non accetabili
 

peloritano

Utente Standard
Professione: ingegnere
Software: catia pro engineer abaqus patran nastran
Regione: calabria
#3
ho leggermente scritto coi piedi ma penso che il concetto si capisca...... se si tratta di trave snella bisogna fare un'altra verifica perche' von mises non e' sufficiente
 

ilaria85

Utente poco attivo
Professione: impiegata
Software: Solid Works
Regione: Veneto
#4
Credo che i tutorial abbiano lo scopo di insegnarti COME effettuare l'analisi, non come analizzare i risultati. Probabilmente è per questo che visualizzano solo lo sforzo normale. Comunque in ogni software hai la possibilità di visualizzare i risultati che ti interessano: sforzo normale, di Von Mises, ti taglio rispetto a x,y,z, deformazione, ecc. Ovviamente Von Mises va bene quasi sempre.
 

MacGG

Utente Standard
Professione: Ing.
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Regione: Friuli
#5
Ciao stef_design,

Oltre che con ilaria85, concordo anche con peloritano, anzi direi che oggigiorno VonMises da sempre meno l'idea di quello che è lo stato di sollecitazione reale. Infatti se siamo in sistemi reticolari (snelli), VonMises và bene lungo le varie travi, ma in corrispondenza di accoppiamenti, è necessario valuare opportunamanete le tensioni principali ed anche le tensioni in determinate direzioni in funzione di come è stato realizzato il componente (direzioni di saldatura, tipi di lavorazioni plastiche, etc.).

Visto che da sempre, la FEA serve per strutture con forme complesse, ne deriva di conseguenza che sempre si usano altri criteri per la valuatzione dello stato tensionale.

Ciao MacGG
 
Professione: Ingegnere
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Regione: Campania
#6
Ragazzi, attenzione...stiamo facendo affermazioni quantomeno bislacche su von Mises.
Il dubbio di stef_design è lecito. Per sapere se il pezzo si rompe, se il pezzo è di acciaio, devi dare retta a von Mises. Punto.
Nell'ipotesi del de Saint Venant (non sempre verificata, altrimenti che cacchio usi a fare il FEM?) lo sforzo normale è molto vicino alla sigma equivalente di von Mises, perché il taglio è in genere trascurabile. Forse è per questo che viene utilizzato nei tutorial.

E' piuttosto inutile, ma mi sento di fare una precisazione. Sforzo normale nella linea elastica e sforzo normale che esce dal FEM sono due cose ben distinte...chiaro no? In una trave appoggiata e caricata a flessione, lo sforzo normale della linea elastica è zero, il FEM darà invece un valore anche grande.

Per chi non ha fatto o ha fatto male Scienza delle Costruzioni vorrei fare due appunti su von Mises:
Quando abbiamo del materiale caricato, al suo interno abbiamo uno stato tensionale esadimensionale, chiamato tensioni di Cauchy. Ci sono tre sigma e tre tau. A seconda di come si guardano queste tensioni (angolo) alcune componenti si trasformano in altre perché vengono proiettate su piani diversi (vedi cerchi di Mohr). Questo stato tensionale è "vero", nel senso che è l'unica cosa veramente presente all'interno del materiale. Le sigma equivalenti, secondo qualsiasi criterio NON SONO "VERE".

Il nostro buon amico von Mises si chiese un giorno: "come faccio a sapere quando il materiale va in crisi? Non posso mettermi a guardare sei componenti che se inclino la testa vanno a rane, mi servirebbe un solo numero, funzione solo del carico e del punto in analisi, che mi dia un'idea della vicinanza del materiale alla crisi". Bene, il nostro amico ha trovato un criterio VALIDO SOLO PER GLI ACCIAI che partendo dalle tensioni di Cauchy butta fuori un numero, che nulla ha a che vedere con le tensioni, ma siccome ha le dimensioni di un pressione, ed è una caratteristica puntuale del materiale, è stata chiamata "sigma equivalente secondo il criterio di von Mises" o in gergo "sigma di von Mises".
Il criterio si basa sull'osservazione del fatto che un provino sottile, posto in trazione, si rompe a taglio (per scorrimento) su un piano a 45° rispetto al carico. Da questo, con un po' di conti sui corollari di Mohr si ottiene la formuletta che tutti conoscono, ma che evidentemente non tutti capiscono e soprattutto non tutti sanno usare.

Tanto per far capire quanto fragile sia questa formuletta, e quanto pericoloso sia usarla senza fermarsi a ragionare sulla teoria, se si prende un provino più cicco, che si rompe "a coppa e cono", quindi con una zona di scorrimento ed una di decoesione, la suddetta formuletta NON VALE PIU'! (anche se resta conservativa).
Inoltre, il criterio di von Mises vale SOLO PER GLI ACCIAI. Usi Ghisa? Non puoi usarlo, plastica? Men che meno. Terreni? Urca! Calcestruzzo? Peggio che andar di notte! Calcestruzzo armato? Quello addirittura segue due leggi diverse, una per la compressione ed una per la trazione.

Bei tempi quando i conti si facevano a mano, e a von Mises si preferiva almeno in prima battuta usare il criterio di Tresca. E' più facile ed è conservativo rispetto a von Mises...
 

JUMPY_75

Utente Junior
Professione: Progettista freelance
Software: Solid edge-Autocad-Solidworks
Regione: Marche
#7
Salve a tutti trovo molto interessante la discussione aperta e volevo intervenire facendo a tutti voi una domanda:

ma a voi è mai venuto il dubbio che il fem che usate dia risultati corretti????

Io progetto macchine e carpenterie semplici quindi non ho investito in un fem specifico in quanto posso eseguire le verifiche a mano, ma a volte mi sono trovato nella necessita di esaminare il comportamento (soprattutto per le deformazioni) di lamiere strutturali o particolari di forma complessa usando i moduli fem integrati ai cad. Alla fine spesso mi sono chiesto (sopratutto leggendo le scritte in piccolo...si declina ogni responsabilità...) se i risultati siano corretti. Soprattutto facendo due conti a mano a volte si trovano differenze apprezzabili perchè magari si segue una logica di verifica diversa tendente a semplificare il processo e allora mi chiedo:

devo fidarmi di me, del mio istinto, dei numeri scritti sulla carta o del fem???

La mia sembra una domanda stupida ma collaborando con altri studi tecnici vedo che nessuno si pone queste domande. Tutti si fidano cecamente dei software anche chi è più qualificato di me in questa materia, ma purtroppo io in 15 anni di lavoro ho visto spesso i software sbagliare..........
 

ilaria85

Utente poco attivo
Professione: impiegata
Software: Solid Works
Regione: Veneto
#8
Salve a tutti trovo molto interessante la discussione aperta e volevo intervenire facendo a tutti voi una domanda:

ma a voi è mai venuto il dubbio che il fem che usate dia risultati corretti????

Io progetto macchine e carpenterie semplici quindi non ho investito in un fem specifico in quanto posso eseguire le verifiche a mano, ma a volte mi sono trovato nella necessita di esaminare il comportamento (soprattutto per le deformazioni) di lamiere strutturali o particolari di forma complessa usando i moduli fem integrati ai cad. Alla fine spesso mi sono chiesto (sopratutto leggendo le scritte in piccolo...si declina ogni responsabilità...) se i risultati siano corretti. Soprattutto facendo due conti a mano a volte si trovano differenze apprezzabili perchè magari si segue una logica di verifica diversa tendente a semplificare il processo e allora mi chiedo:

devo fidarmi di me, del mio istinto, dei numeri scritti sulla carta o del fem???

La mia sembra una domanda stupida ma collaborando con altri studi tecnici vedo che nessuno si pone queste domande. Tutti si fidano cecamente dei software anche chi è più qualificato di me in questa materia, ma purtroppo io in 15 anni di lavoro ho visto spesso i software sbagliare..........
In effetti concordo in pieno con te. Tra la carta ed il software mi fido di più della carta. Se devi verificare una semplice trave fai prima con carta e penna, se invece devi studiare strutture complesse hai una valanga di problemi: spigoli vivi, saldature, carichi localizzati in un punto...diciamo che l'unica utilità della fem è più che altro capire DOVE hai una maggiore concentrazone di tensione ma sulla quantità è sempre meglio non fidarsi!!
 
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
#9
ma a voi è mai venuto il dubbio che il fem che usate dia risultati corretti????
...diciamo che l'unica utilità della fem è più che altro capire DOVE hai una maggiore concentrazone di tensione ma sulla quantità è sempre meglio non fidarsi!!
Il FEM dà SEMPRE il risultato corretto, e non sbaglia mai. Non può sbagliare. :mad:
Il FEM parte da un modello, applica una teoria, e fornisce un risultato. Il risultato è esatto. I Software non sbagliano.

Naturalmente se non conosco la teoria del FEM, sbaglierò il modello, sbaglierò i parametri, sbaglierò le domande da fare al FEM. Per dirla con una sola frase, sbaglio a creare il modello della realtà che uso per semplificarmi la vita. Il FEM fa i calcoli sul modello, non sulla realtà. Se sbaglio il modello, non posso dare la colpa al FEM se i suoi numeri sono diversi dalla realtà.

Purtroppo c'è tanta gente convinta di poter prendere una laurea in ingegneria studiando su wikipedia. Per fortuna non è così.
Il FEM è per l'ingegnere quello che la calcolatrice è per il commercialista. Io con una calcolatrice in mano non sono in grado di fare il commecialista, non vedo per quale motivo fior fior di diplomati pensano che cra@@ando il modulo FEM uscito dal fustino del Dixan possano dimensionare il guscio di un reattore nucleare! :angry:
 

ilaria85

Utente poco attivo
Professione: impiegata
Software: Solid Works
Regione: Veneto
#10
Il FEM dà SEMPRE il risultato corretto, e non sbaglia mai. Non può sbagliare. :mad:
Il FEM parte da un modello, applica una teoria, e fornisce un risultato. Il risultato è esatto. I Software non sbagliano.

Naturalmente se non conosco la teoria del FEM, sbaglierò il modello, sbaglierò i parametri, sbaglierò le domande da fare al FEM. Per dirla con una sola frase, sbaglio a creare il modello della realtà che uso per semplificarmi la vita. Il FEM fa i calcoli sul modello, non sulla realtà. Se sbaglio il modello, non posso dare la colpa al FEM se i suoi numeri sono diversi dalla realtà.

Purtroppo c'è tanta gente convinta di poter prendere una laurea in ingegneria studiando su wikipedia. Per fortuna non è così.
Il FEM è per l'ingegnere quello che la calcolatrice è per il commercialista. Io con una calcolatrice in mano non sono in grado di fare il commecialista, non vedo per quale motivo fior fior di diplomati pensano che cra@@ando il modulo FEM uscito dal fustino del Dixan possano dimensionare il guscio di un reattore nucleare! :angry:
E' vero, il calcolo è esatto, il problema sta nel modello. Quello che intendevo dire è che per una trave è evidente che il risultato è corretto perchè il modello è corretto, ma per il reattore nucleare direi che è necessario realizzare un modello semplificato, e di conseguenza è ovvio che il risultato sarà corretto per il modello creato ma non per la realtà!
 

MacGG

Utente Standard
Professione: Ing.
Software: 33100
Regione: Friuli
#11
Beh Fulvio,

che proprio non sbaglia mai, io non metterei la amno sul fuoco, non esiste il software perfetto e solo pochi software, sono effettivamente certificati, ovvero provati e testati che diano i risultati giusti in tulle le situazioni contemplate.

Altra cosa sono le equazioni costitutive del metodo FE, che valgono sotto certe ipotesi e quindi i risultati sono esatti se tali ipotesi sono rispettate.

Di mezzo c'è poi la realtà, che non permette sempre di rispettare le ipotesi e quindi bisogna capire bene come funziona un FEA, per fare le opportune scelte di modellazione, le possibili semplificazioni alla realtà, le giuste considerazioni sui risultati.

Resta il fatto che oggigiorno, per le prestazioni che si chiede ai prodotti, lavorare senza la FEA, anche per fare una semplice bicicletta, è quasi impossibile.

Ciao

MacGG
 

JUMPY_75

Utente Junior
Professione: Progettista freelance
Software: Solid edge-Autocad-Solidworks
Regione: Marche
#12
Con il mio intervento non volevo offendere nessuno, ne produttori di software ne ingegneri ne laureati ecc. ecc. volevo solo chiedere a voi utenti di questo sito se nella vostra mente si insidiava il "tarlo della paura" in quanto alla fine del discorso la responsabilità è sempre dell'uomo e non dei mezzi che usa. Ancora scusa a chiunque si sentito offeso dalle mie affermazioni.
 
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
#13
Con il mio intervento non volevo offendere nessuno, ne produttori di software ne ingegneri ne laureati ecc. ecc. volevo solo chiedere a voi utenti di questo sito se nella vostra mente si insidiava il "tarlo della paura" in quanto alla fine del discorso la responsabilità è sempre dell'uomo e non dei mezzi che usa. Ancora scusa a chiunque si sentito offeso dalle mie affermazioni.
Se ce l'hai con me, non mi sono offeso. Ho usato parole dure, ma non nei tuoi confronti...:finger:

La paura c'è sempre. Il ragionamento la affievolisce. In linea di massima quando faccio doppio click sull'icona del software FEM, dovrei già sapere più o meno il risultato. Il FEM mi dà le cifre dopo la virgola.

Ricorda la regola aurea dell'ingegnere: "Misura col micrometro, segna col gessetto e poi taglia con l'ascia"