ENGINEERING

LA DISCRETIZZAZIONE DEL MODELLO è un processo fondamentale in ingegneria e in numerose altre discipline scientifiche. Esso consiste nel trasformare un sistema o un processo continuo in un sistema o un processo discreto, cioè rappresentato da un insieme finito di elementi o punti; In ingegneria, la discretizzazione del modello viene spesso utilizzata per analizzare sistemi complessi che non possono essere risolti con metodi analitici. Ad esempio, per analizzare il flusso di un fluido attraverso un canale, si può discretizzare il canale in una serie di segmenti e modellare il flusso attraverso ogni segmento come un problema matematico discreto. In generale, la discretizzazione del modello consente di risolvere problemi complessi attraverso l’utilizzo di metodi numerici, semplificando il processo di analisi e migliorando la comprensione del comportamento del sistema o del processo. Tuttavia, va tenuto presente che una discretizzazione troppo grossolana può portare ad errori di modellizzazione significativi, mentre una discretizzazione troppo fine può comportare un alto costo computazionale e la necessità di utilizzare risorse informatiche maggiori, di seguito si illustrano le diverse modalità, tra cui:

• Discretizzazione spaziale: il dominio di interesse viene suddiviso in una serie di sotto-domini discreti, ad esempio rettangoli, triangoli, tetraedri o cubi. Ogni sotto-dominio rappresenta un elemento del modello discreto, al quale si possono associare variabili di interesse come la pressione, la temperatura, la velocità, ecc.
• Discretizzazione temporale: il tempo viene suddiviso in una serie di istanti discreti, ad esempio intervalli regolari. In questo modo, il comportamento del sistema nel tempo può essere modellato come una serie di stati discreti.
• Discretizzazione numerica: il modello matematico continuo viene approssimato da un modello discreto utilizzando metodi numerici, ad esempio i metodi degli elementi finiti o dei volumi finiti.

L’ANALISI si riferisce al processo di valutazione delle prestazioni del componente o del sistema. L’analisi può coinvolgere l’uso di modelli matematici, simulazioni al computer o test fisici per valutare le prestazioni del componente o del sistema in diverse situazioni. L’analisi è importante perché aiuta gli ingegneri a identificare i potenziali problemi e a trovare soluzioni prima della realizzazione del prodotto finale.

LE VERIFICHE vengono fatte confrontando il risultato delle analisi con quanto prescritto da direttive e normative tecniche, sono processi di controllo che mirano a valutare la capacità di una struttura o di un componente di resistere alle sollecitazioni esterne che possono agire su di essa o il rispetto di terminati criteri geometrici o di processo. esistono diversi criteri per effettuare le verifiche strutturali, tra cui il Design By Analysis (DBA), il Design By Formula (DBF) e il Design By Testing (DBT); Le sigle DBA, DBF e DBT si riferiscono a tre diverse metodologie di verifica utilizzate nell’ingegneria per garantire che un componente o un sistema siano in grado di soddisfare i requisiti di progettazione. Ecco una breve descrizione di ciascuna di esse:

• DBA (Design by Analysis) o Analisi: questa metodologia prevede l’uso di tecniche analitiche, come l’analisi degli elementi finiti o l’analisi strutturale, per valutare le prestazioni di un componente o di un sistema. L’obiettivo è identificare eventuali punti deboli, valutare la resistenza e la stabilità strutturale del prodotto, e determinare se sia in grado di soddisfare i requisiti di progettazione. La DBA è spesso utilizzata per la progettazione di componenti strutturali, come ponti, aerei, navi, etc; questo approccio è particolarmente utile per le strutture complesse ma che presentano materiali certificati e con un comportamento ben noto.
• DBF (Design by Formula) o Formula: questa metodologia prevede l’uso di formule matematiche per determinare le prestazioni di un componente o di un sistema. Le formule possono essere basate su leggi fisiche o su esperienze passate, e sono utilizzate per valutare la resistenza, la rigidità, la stabilità o altre proprietà del prodotto. Rientrano in questo tipo di verifiche: Componenti commerciali (motori, molle, viti, bulloni, etc.), Parti di strutture con materiali anisotropi (legno, calcestruzzo, … ), Parti aventi materiali certificati ma con dei processi di lavorazioni particolari (parti imbutite di recipienti in pressione, collegamenti forati flangiati, …) che sono difficilmente discretizzatili e analizzabili con DBA.
• DBT (Design by Testing) o Testing: questa metodologia prevede l’uso di test fisici per valutare le prestazioni di un componente o di un sistema. I test possono essere eseguiti in laboratorio o in situazioni reali, e sono utilizzati per valutare la resistenza, la durata, la stabilità o altre proprietà del prodotto. Questo approccio è particolarmente utile quando si devono utilizzare dei materiali non certificati (con caratteristiche meccaniche incerte), oppure con geometrie complesse, multicomponente o con carichi non del tutto noti oppure per la progettazione di prodotti che richiedono un alto livello di sicurezza o affidabilità, come gli impianti aeronautici, i sistemi di frenatura per automobili, i componenti per la sicurezza delle centrali nucleari, etc.

In sintesi, la DBA si concentra sull’analisi strutturale, la DBF sulle formule matematiche e la DBT sui test fisici. Ogni metodologia ha i propri vantaggi e svantaggi, e la scelta dipende dalle esigenze specifiche del progetto e dalle caratteristiche del prodotto da progettare. In generale, la combinazione di più metodologie di verifica può fornire una maggiore sicurezza e affidabilità al prodotto finito. In conclusione, le verifiche strutturali sono un processo fondamentale nella progettazione e nella costruzione di qualsiasi tipo di struttura. L’utilizzo dei criteri DBA, DBF e DBT consente di effettuare verifiche strutturali accurate e affidabili, garantendo la sicurezza e la stabilità delle strutture stesse.

Il dimensionamento, l’analisi e la verifica sono tutti processi fondamentali nell’ingegneria, perché garantiscono che i prodotti finiti siano sicuri, affidabili e in grado di soddisfare i requisiti di progettazione. Senza questi processi, i prodotti potrebbero essere instabili, non conformi alle specifiche di progettazione e pericolosi per l’uso, l’analisi e la verifica sono due processi distinti ma correlati utilizzati per valutare la qualità e l’efficacia di un sistema, di un prodotto o di un processo.

Ecco le principali differenze tra i due: