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Cos'è l'analisi agli elementi finiti (FEA/FEM)?
Il metodo FEA è uno strumento analitico utilizzato da ingegneri e progettisti ed offre numerosi vantaggi, tra cui la capacità di prevedere con precisione il comportamento di sistemi complessi, come stress, tensione e deformazione in condizioni di carico variabili. Ciò consente ai tecnici di identificare potenziali problemi e implementare modifiche di progettazione prima di creare un prototipo fisico. Inoltre, l'analisi FEA può essere una soluzione conveniente, perché contribuisce a ridurre il numero di prototipi fisici richiesti e il tempo di immissione sul mercato. Questo metodo è altamente flessibile, in grado di analizzare un'ampia gamma di sistemi, inclusi assemblaggi compositi, e può gestire il comportamento non lineare dei materiali. Gli ingegneri possono utilizzare l'analisi FEA per ottimizzare la progettazione del sistema, identificando la selezione dei materiali ottimale, la geometria e le condizioni di carico per ottenere le prestazioni desiderate. Infine, questa analisi fornisce informazioni dettagliate del comportamento del sistema, consentendo agli ingegneri di ottenere dati approfonditi e identificare le aree di miglioramento.
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Un ingegnere crea un rendering di un assemblaggio con il software per elementi finiti e definisce ogni materiale di interesse. Per prevedere le prestazioni tramite simulazioni, il modello definisce le geometrie delle parti, la loro relazione reciproca e le proprietà dei materiali. Le proprietà del materiale sono definite utilizzando un modello di materiale che descrive il comportamento come la risposta sforzo-deformazione del materiale. I modelli dei materiali sono uno dei principali input di un'analisi FEA e influenzano direttamente l'accuratezza dei risultati FEA finali dell'utente.
Adesivo sensibile alla pressione (PSA)
I PSA sono adesivi morbidi, flessibili e non reattivi che formano legami se viene applicata pressione. Il comportamento del materiale è viscoelastico, il che significa che oltre a deformazione e temperatura, anche la velocità di deformazione influisce sul loro comportamentoche. A causa agli effetti viscosi come il rilassamento dello stress, le proprietà meccaniche convenzionali come il modulo di Young e il rapporto di Poisson, anche quando ottenute a velocità di deformazione e temperature rilevanti, non rappresentano bene la fisica della viscoelasticità e, quindi, il comportamento dei PSA. 3M ha sviluppato specifche caratterizzazioni per la modellazione di questi adesivi.
Gli adesivi strutturali sono sistemi reattivi in grado di sopportare carichi elevati (resistenza al taglio da sovrapposizione >7 MP). Le proprietà agli adesivi strutturali vanno da flessibilità ad alta rigidità. Alcuni adesivi duttili possono subire grandi deformazioni plastiche prima del cedimento. La risposta meccanica agli adesivi strutturali deve essere caratterizzata in entrambi i regimi elastico e plastico e dovrebbe includere velocità di deformazione e sensibilità alla temperatura.
Gli adesivi mostrano diversi tipi di comportamento meccanico, se esposti a condizioni di carico diverse, rispetto ai materiali tecnici standard come i metalli. Raccogliere questi effetti con un modello di materiale richiede test avanzati e metodi di calibrazione. 3M è in grado di fornire modelli di materiali avanzati in un formato compatibile con i più diffusi software di modellazione a elementi finiti disponibili sul mercato.
La caratterizzazione dei materiali aderendi e adesivi può essere caricata nel software FEA utilizzando le cosiddette Material Data Cards (MDC). La calibrazione di determinati modelli utilizzati per caratterizzare il comportamento agli adesivi richiede fino a cinque diversi tipi di esperimenti (senza contare le ripetizioni) per velocità di deformazione, temperatura e ulteriori esperimenti eseguiti per la validazione. Poiché la generazione di MDC richiede molto know-how, infrastruttura software e numerosi test sperimentali, 3M ha sviluppato MDC disponibili per gli adesivi e nastri 3M di uso comune, per numerose applicazioni software FEA disponibili in commercio. Le MDC possono essere richieste utilizzando il pulsante sottostante. I modelli di materiali disponibili nei software FEA commerciali generalmente non sono in grado di simulare efficacemente effetti fisici come viscoelasticità, danneggiamento e rilassamento dell’adesivo, smorzamento viscoso, plasticità, ecc., se non per deformazioni limitate, 3M può offrire supporto nella definizione di modelli e MDC diversi a seconda delle specifiche esigenze.
Le MDC 3M sono state utilizzate con successo in una varietà di applicazioni, come la valutazione della resistenza sotto carichi quasi statici e d'impatto, analisi di bagnatura, analisi della dilatazione dovuta all'espansione termica e analisi Noise Vibration Harshness (NVH), ovvero Rumore Vibrazione Ruvidità. Se desideri porre una domanda a uno agli esperti FEA di 3M, saremo felici di aiutarti.
Gli esperti FEA 3M sono pronti a supportarti, rispondendo alle tue domande su modellazione e simulazione.
Fai clic di seguito per scaricare il nostro white paper sull'analisi agli elementi finiti. Il white paper è suddiviso in 6 aree chiave: Introduzione, tie-break, modellazione del continuo, modellazione della zona coesiva, validazione del modello e conclusione.
Formazione ingegneri 3M e Ansys (PDF, 180 KB)
Modelli di zone coesive per adesivi strutturali 3M™ (PDF, 967 KB)
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