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Elementi finiti

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Definizione-Etimologia

Nell’ambito delle moderne metodologie di calcolo, gli elementi finiti sono le unità di base di un sistema di analisi strutturale noto come F.E.M. (dall’inglese Finite Element Method), basato sulla discretizzazione della materia.

Generalità

A differenza dell’analisi differenziale, che considera i corpi composti da “elementi infinitesimi” e ne studia il comportamento tramite funzioni che ne schematizzano le azioni e altre che ne descrivono le risposte, il F.E.M. suddivide i corpi con una trama chiamata mesh, formata da elementi geometrici lineari, piani o tridimensionali (bricks) di dimensioni piccole ma finite, e i cui vertici convergono in nodi comuni a due o più elementi finiti. Tramite la verifica dell’equilibrio delle forze (interne ed esterne) ai nodi, e imponendo la congruenza delle deformazioni dei singoli elementi finiti, il software fornisce la risposta delle strutture alle azioni esterne, risolvendo sistemi con numerosissime incognite.
Il F.E.M., nato per il calcolo di strutture complesse come gli aerei, è utilizzato in tutti i campi dell’analisi strutturale, dai telai alle superfici complesse, dalle grandi strutture ai componenti meccanici, e consente analisi lineari, non lineari, statiche e dinamiche.
I limiti di validità sono dati soprattutto dalla corrispondenza dei parametri meccanici virtuali con quelli reali. I modelli agli elementi finiti, pur rispettando le geometrie, possono risultare inattendibili se applicati acriticamente ai casi di strutture eterogenee (come le costruzioni storiche in muratura) o il cui comportamento fisico e le cui vicende storiche siano difficilmente schematizzabili tramite numeri.

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