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Una sfida importante nell’updating del modello FEM è decidere quali parametri di aggiornamento utilizzare. In quei casi in cui i parametri di aggiornamento sono ben identificati, ad esempio perché non sono stati convalidati prima o semplicemente perché c’è molta incertezza sul loro valore, l’aggiornamento del modello è principalmente una questione di esecuzione della procedura automatizzata per aggiornare iterativamente i valori dei parametri selezionati. A seconda dei valori di sensitività, della scelta dei valori iniziali e del numero di parametri selezionati, possono esserci difficoltà per ottenere una correlazione soddisfacente con i risultati del test. Per superare queste difficoltà, FEMtools Model Updating mette a disposizione dell’utente una quantità di impostazioni e di diagnostiche.
I parametri di aggiornamento
Molte volte i parametri di aggiornamento non possono essere ben identificati a priori, pertanto un model updating esplorativo può essere di grande aiuto d’aiuto. Questo comporta la selezione dei parametri a livello di elemento (“parametri locali”) e il loro aggiornamento come parametri indipendenti. Con molti parametri locali selezionati, i risultati dell’aggiornamento saranno presentati come una mappa colorata sulla mesh che evidenzia le aree del modello che richiedono le modifiche maggiori. Questo può fornire all’utente delle informazioni preziose sul tipo di modifica da apportare al modello.
Parametri come il modulo elastico, la densità o lo spessore delle piastre sono parametri molto utili a questo scopo. Nel caso del model updating esplorativo questi parametri devono essere interpretati come indicatori di variazioni di massa e rigidezza che possono essere collegate alle proprietà fisiche degli elementi (come proprietà del materiale o le rigidezze dei collegamenti) oppure possono essere usati per individuare problemi dovuti alla densità della mesh o mancanza di dettagli nel modello. In quest’ultimo caso, il raffinamento della mesh può essere un primo passaggio necessario prima di tornare all’updating delle proprietà degli elementi fisici.
Anche se l’updating del modello esplorativo non risolve completamente il problema della selezione dei parametri, risulta comunque uno strumento molto potente per aiutare l’ingegnere nel processo decisionale. Aiuta a filtrare i parametri che non contano e permette di individuare rapidamente le aree e i parametri che hanno maggiori probabilità di essere aggiornati. A questo scopo può essere utilizzata anche l’analisi di sensibilità, ma richiede che i risultati di sensibilità per ciascuna risposta vengano esaminati e confrontati uno ad uno. Questa operazione può risultare poco pratica nel caso in cui ci siano molti parametri e risposte da esaminare.
I vantaggi del model updating
Il model updating al contrario permette di condensare tutti i risultati in un solo grafico per ogni tipo di parametro. Ad esempio, la figura seguente mostra il model updating locale del modulo elastico in un blocco motore, eseguito per accoppiare le prime 10 forme di forme modali analitiche con i risultati del test. Il maggiore cambiamento nei parametri potrebbe essere dovuto a un problema di rigidità locale oppure potrebbe essere correlato alla scelta del tipo di elementi o alla densità della mesh in quest’area. Come puoi immaginarti, sono necessarie ulteriori indagini per decidere su come interpretare questo risultato e cosa fare dopo.
Model updating esplorativo di blocco motore per accoppiare 10 forme modali. Le aree colorate in rosso richiedono ulteriori indagini.
Il model updating esplorativo è una funzionalità unica di FEMtools Model Updating.
FEMtools include gli strumenti che servono sia per generare e gestire automaticamente i parametri di updating locale che la possibilità di calcolare in modo efficiente un numero potenzialmente molto grande di coefficienti di sensibilità. La procedura per stimare i parametri utilizzata per il model updating è un ottimizzatore speciale basato su metodo del gradiente che è in grado di gestire grandi matrici di sensitività e un numero elevato di parametri. Pertanto, non c’è più ragione pratica per non considerare il model updating esplorativo per condurre le indagini preliminari per la verifica e validazione del tuo modello FEM.
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