3 PROCEDURA DI MODELLAZIONE ED
ANALISI IN UN AMBIENTE INTEGRATO
CATIA V5 - MATLAB
3.1 Matlab
Come anticipato nel Capitolo 2, il valore numerico dei parametri definiti all’interno di CATIA V5 può essere assegnato attraverso tabelle di progetto contenute in file di testo esterni al software. Questa proprietà permette di elaborare i dati a monte, mediante l’uso di un software come MATLAB.
Nel presente lavoro questa possibilità è stata indispensabile per il conseguimento degli obiettivi prefissati. Infatti si è realizzata una procedura, in ambiente MATLAB, che in maniera opportuna si integra con il “modulo CATIA”1.
Coerentemente con gli scopi prefissati, tutte le grandezze caratteristiche delle varie operazioni (modellazione, mesh ed analisi) sono state definite in maniera parametrica (combinazione dei parametri definiti). Conseguentemente gli input del modulo CATIA sono i valori numerici di tutti i parametri definiti all’interno del medesimo, contenuti in un numero fissato di files di testo. I parametri che costituiscono gli input sono numerosi (circa quattrocento) e si possono dividere, in base all’ambiente di lavoro CATIA dal quale vengono utilizzati, nelle tre categorie seguenti:
• parametri di Mechanical Design; • parametri di Advanced Meshing Tools; • parametri di Generative Structural Analysis.
parametro, secondo il seguente shema: • parametri di progetto;
• parametri di definizione;
• parametri ausiliari (solo per i parametri di Mechanical Design).
Con parametri di progetto si intendono i parametri che l’utente può modificare, al fine di generare ed eventualmente analizzare agli elementi finiti, modelli differenti. Ad esempio, lo spessore dell’ordinata (qualora fosse uniforme) può essere un parametro di progetto.
Con parametri di definizione si intendono i parametri necessari alla generazione del modello, alla generazione della mesh ed alla fase di pre-processing, che in vario modo, sono funzione dei parametri di progetto.
Con parametri ausiliari si intendono i parametri utilizzati (all’interno di Mechanical Design) per generare geometrie di supporto per la generazione della mesh.
Le motivazioni che hanno spinto all’elaborazione di una procedura di trattamento dei dati in ambiente MATLAB, da integrare al modulo CATIA, sono fondamentalmente le seguenti:
• impossibilità di generare in modo automatico i parametri di definizione ed i parametri ausiliari;
• impossibilità di generare alcune tipologie di modellazione parametrica (per approfondimenti si veda il Capitolo 4).
Lo scopo della procedura realizzata è quella di elaborare i parametri di progetto (input dell’utente), producendo come risultato tutti i parametri necessari alla modellazione, alla generazione della mesh e alla fase di pre-processing. Questa procedura è stata poi integrata con un tool di post-processing, realizzato sempre in ambiente MATLAB.
3.2 Descrizione della procedura
La procedura di modellazione ed analisi realizzata nel presente lavoro è costituita da un insieme di files CATIA, files MATLAB e files di testo. Essa ha come scopo la generazione di modelli parametrici, sufficientemente rappresentativi della struttura reale e di effettuare sui medesimi analisi agli elementi finiti.
La struttura della procedura elaborata è schematizzata in Figura 3.1. I parametri di progetto sono inseriti dall’utente in un file di testo. Quest’ultimo viene letto dalla procedura MATLAB, che, elaborando i parametri di progetto, produce tutti i parametri necessari alla modellazione, alla generazione della mesh ed alla fase di pre-processing. Questi parametri vengono trascritti dalla procedura in files di testo, sotto forma di tabelle in un formato compatibile con CATIA. Si passa quindi alla fase di modellazione, dove si genera il modello parametrico, poi alla fase di generazione della mesh ed alla fase di pre-processing. Ognuna di queste fasi ha come input dei gruppi di parametri, contenuti nei relativi files. A questo punto si lancia la soluzione. Generata la soluzione si possono effettuare visualizzazioni utilizzando il post-processing di CATIA. Poiché come detto in precedenza, il post-processing di CATIA presenta dei limiti e non è in grado di generare alcune visualizzazioni necessarie per lo studio in questione, si esportano i risultati sotto forma di file di testo; questi vengono poi letti dal post-processing in ambiente MATLAB, il quale provvede a realizzare le visualizzazioni non generabili in CATIA.
La procedura, nell’ambiente integrato CATIA V5-MATLAB, si propone come un valido supporto di analisi e verifica strutturale nell’ambito di una progettazione preliminare, quando le configurazioni da esaminare sono numerose e devono essere verificate molte scelte costruttive (per esempio, gli spessori, il tipo di correnti, il mutuo posizionamento dei componenti,…). I punti forti di questa procedura possono essere riassunti brevemente nei seguenti:
livello la geometria della struttura è ormai completamente definita e di conseguenza si effettuano analisi non parametriche, con un dettaglio maggiore e con un numero di elementi superiore. Dopo aver ricavato poi le condizioni di carico su ogni singolo componente, si possono effettuare analisi direttamente sui medesimi, con un dettaglio ed una precisione ancora maggiori.
Il software CATIA permette anche di generare dei files di testo contenenti le informazioni sul posizionamento dei nodi e degli elementi finiti a loro connessi. Questi files possono essere utilizzati per rigenerare le mesh all’interno di un altro risolutore FEM. Questa possibilità consente all’utente di effettuare le fasi di modellazione e di mesh all’interno della procedura integrata realizzata nel presente lavoro, e di effettuare le fasi di pre-processing, soluzione e post-processing all’interno di un altro risolutore software, con caratteristiche di analisi superiori a quelle di CATIA V5.
