Le 3 uova d'oro di midas NFX 2024

Le tre golden-features della versione 2024 di midas NFX

A cura di Tommaso Davoli

Midas NFX è il software CAE di punta della coreana MIDASIT, una piattaforma di simulazione meccanica che offre strumenti di calcolo avanzati e intuitivi per diverse aree di analisi. Il software fornisce una integrazione completa delle analisi strutturali, fluidodinamiche, termiche e di ottimizzazione topologica. Questo si concretizza nella possibilità di impiegare un unico modello CAE (ovvero un unico file di modello) sviluppato tramite un singolo ambiente di lavoro unificato ed intuitivo per l’utilizzatore.

Il software è aggiornato periodicamente con nuove funzionalità, nella versione 2024 il piatto delle novità è estremamente ricco  (e ci sono buonissimi motivi per immaginare che sarà cosi anche per la versione 2025! – n.d.r.) e si diversifica in termini di applicazioni e potenzialità.

Tra le molteplici nuove funzionalità, ce ne sono tre che hanno particolarmente attratto la mia attenzione ed il mio favore, le tre uova d’oro di midas NFX 2024!  Neanche a farlo apposta toccano tre diverse aree di lavoro: la collaboratività tra gli utenti e l’interoperabilità tra i modelli, l’area strutturale e l’area fluidodinamica.

In questo mio primo articolo del blog voglio presentarveli uno per uno con alcuni commenti/suggerimenti personali che voglio condividere.

Analisi Strutturale » Comando rapido di creazione automatica dei “bolts”

Nell’ambito della modellazione FEM le viti e i bulloni vengono spesso modellati come elementi monodimensionali (1D) caratterizzati dalla propria sezione geometrica e collegati al resto della struttura attraverso elementi rigidi (RBE).

La modellazione di questi collegamenti è generalmente fatta manualmente. I diverse software FEM sul mercato mettono a disposizione tool di creazione automatica di questi collegamenti che molto spesso non funzionano correttamente e ci costringono ad un grosso lavoro manuale di creazione degli elementi 1D e RBE. Ognuno di noi ha sicuramente messo a punto delle strategie per velocizzare il processo ma il numero di click resta sempre alto, proporzionale al numero di bulloni da definire che si sa, non sono mai 2 o 3. Per grandi assiemi con molteplici flangiature questo comporta un tempo considerevole oltre a esporre ad un maggiore rischio di errore nel modello. 

Chi utilizza nel quotidiano i software per la modellazione FEM ne è ben consapevole!

In midas NFX 2024 è stata introdotta una funzionalità automatica di creazione delle bolts che cerca le posizioni in cui creare i collegamenti filettati e crea automaticamente l’elemento 1D descrivente la bolt e le raggere di elementi RBE3 di collegamento alla mesh di modello.

Il nuovo comando permette di selezionare superfici geometriche o elementi 2D che saranno oggetto della ricerca, andando a specificare un valore soglia di distanza che agisce da filtro per la ricerca. Il comando, una volta individuate le posizioni, genera poi automaticamente il bolt in ciascuno posizione individuata, creando appunto l’elemento 1D con la sezione specificata (tramite la proprietà fisica associata al comando) e collegandolo tramite RBE3 automaticamente creati agli elementi trovati nella precedente ricerca. Particolarmente pratica è inoltre la possibilità di definire un valore di precarico sull’elemento generato, evitando di dover svolgere questa operazione in seguito per ciascuna famiglia di collegamenti presenti nel modello.

Il nuovo comando di creazione automatica dei Bolt Element e il suo funzionamento.

Dal punto di vista dell’utilizzatore, questa funzionalità permette di risparmiare una notevole quantità di tempo e di ridurre drasticamente la possibilità di errori.

Analisi CFD » Nuove funzioni per la creazione del "Boundary Layer"

Per tutti colori che svolgono analisi fluidodinamiche con una certa frequenza ed esperienza risulterà sicuramente chiaro e scontato il valore che ha nella modellazione numerica del dominio geometrico lo Strato-Limite (Boundary Layer). La modellazione accurata e dettagliata di questa regione è una condizione necessaria per diverse tipologia di simulazioni CFD, in particolare quando trattiamo fenomeni di fluidodinamica interna. In base alla tipologia di risultati desiderati e di variabili fluidodinamiche coinvolte la modellazione dello Strato-Limite risulta più o meno essenziale.

Modellare correttamente questa regione è una sfida non da poco. Nello strato limite, una regione estremamente ridotta e sottile alla parete, avvengono numerosi fenomeni fluidodinamici che devono essere colti dalla simulazione motivo per il quale una modellazione accurata di questa regione è indispensabile per analisi accurate.

Transizione laminare – turbolenta e l’importanza del Boundary Layer.

Per poter meshare adeguatamente lo Strato Limite (Boundary Layer) nuove specifiche funzioni di meshatura sono state introdotte in midas NFX 2024 migliorando e completando quelle già presenti nelle precedenti versioni.

Nel comando < Generate Mesh > è stata introdotta la scheda < Auto-Layered > con tutte le funzioni dedicate alla generazione della mesh per lo Strato Limite.

Tramite questa scheda è possibile generare una mesh “strutturata” sullo strato limite, andando a selezionare la geometria (superfici) di parete alla quale si vuole associare lo strato limite. Lo strato limite viene poi definito in base a due strategie: (i) “SIZE”  indicando il suo spessore totale oppure (ii) “DIVISION” indicando il numero di divisioni nello spessore (numero di elementi). La creazione dello strato limite è poi guidata da 4 parametri che, in relazione alla strategia di definizione, lo caratterizzano completamente. I 4 parametri sono:

  • Spessore del  1° elemento
  • Spessore dell’ N° elemento
  • Ratio di Crescita
  • Spessore Totale del Boundary Layer

La nuova scheda di meshing per la creazione dello Strato Limite.

Strategia e parametri si combinano come segue:

  • (i) SIZE
    • Spessore del  1° elemento
    • Spessore dell’ N° elemento
    • Ratio di Crescita
  • (ii) DIVISION
    • Ratio di Crescita
    • Spessore Totale del Boundary Layer

La creazione del Boundary Layer è disponibile sia per la mesh 3D cje per la mesh 2D (nel caso di modelli fluidodinamici semplificati 2D).

In assenza di un Boundary Layer adeguato ci si deve affidare alle wall functions per la soluzione dello strato limite, approccio che richiede iterazioni e che può portare fuoristrada se le funzionai non sono correttamente definite. Con una mesh dello strato limite è possibile risolvere direttamente lo strato limite e ottenere risultati migliori.

Interoperabilità » Importazione di modelli da file .nfx.

Come ultimo aspetto parliamo di una funzionalità trasversale ai diversi solutori di sponibuili in midas NFX. Un nuova possibilità di primaria importanza per lavorare in modo efficiente in team ma anche individualmente nella gestione di progetti complessi.

L’interoperabilità tra modelli FEM è un aspetto che negli ultimi tempi ha mostrato un crescente interesse da parte di utenti e mercato. La nuova versione di midas NFX introduce la possibilità di importare dati di modellazione da altri file .nfx di altri modelli.  Grazie a questa nuova funzione è possibile trasferire trasferire tutti i dati di modellazione CAE da un file all’altro.

L’operazione non coinvolge solo definizioni quali condizioni al contorno, carichi, materiali, proprietà fisiche o funzioni, ma anche la mesh stessa o sue porzioni (mesh set). Questo permette, per esempio, di lavorare in maniera indipendente e separata su diverse parti di una macchina per poi mergiare le informazioni in un unico modello di assieme. Credo che ogni analista almeno una volta o due abbia voluto lavorare in questo modo!

Come dicevo le informazioni che possono essere trasferite da un modello all’altro sono divisi in 2 categorie: (i) i dati di mesh e (ii) le condizioni al contornoQuesta classificazione si riflette nella finestra di comando.

Interoperabilità tra diversi modelli FEM realizzati con midas NFX.

Per quanto riguarda i dati di mesh, le relazioni esistenti tra entità di alto livello (e.g. mesh) ed entità di basso livello (e.g. materiali) fanno si che il trasferimento di dati di alto livello comporti automaticamente il trasferimento anche dei dati di basso livello ad essi associati, a fini di consistenza. Per quanto riguarda invece i Carichi/Condizioni al Contorno essi possono essere importati in maniera indipendente in base alla tipologia.

L’unica tipologia di dato che non può essere trasferito con questa funzionalità è quello relativo alla Geometria. Ma nessun problema! Se c’è un modello c’è anche la relativa geometria e questa può essere importata separatamente (primo o dopo aver importato il modello è indifferente) e successivamente mesh e geometria possono essere associati fra di loro con il comodissimo comando introdotto nella release 2023.

Questa funzione mi avrebbe fatto risparmiare qualche giornata di lavoro in un pai di lavori! Capita che si inizi uno studio da alcuni componenti della macchina, per poi passare ad altri in modo non organico e quindi partendo da nuovi file. Solo alla fine della progettazione quando è necessario validare l’intero assieme si vanno ad assemblare i vari componenti fra di loro. Con poche accortezze ora è possibile recuperare molto lavro di modellazione. 

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