AZTEC FEM GT – Elementi Finiti per la geotecnica

AZTEC FEM GT comprende un solutore FEM lineare e non lineare, un pre-processore e un post-processore dedicati, rispettivamente, alla modellazione del problema e alla fruizione dei risultati.

Il pre-processore è uno strumento grafico-numerico, che permette di modellare il problema nella sua interezza. Esso guida l’Utente nell’inserimento dati effettuando i controlli di congruenza degli stessi. L’Utente ha la possibilità di simulare l’iter costruttivo delle opere estendendo il concetto di fase alla cronologia delle “fasi temporali” di realizzazione del progetto. L’input della geometria è libero e permette di simulare molteplici situazioni che si possono presentare nella realtà. Il modellatore permette di analizzare problemi che prevedono:

• la realizzazione di scavi e di riporti di terreno;
• l’inserimento di opere di sostegno come muri, paratie, terre armate.

È possibile, inoltre, simulare la costruzione di tunnel e gallerie considerando le fasi temporali inerenti la realizzazione.
Infine, il modellatore permette la simulazione di:

• carichi e vincoli puntuali rigidi o cedevoli;
• rigidezze concentrate;
• linee di vincolo;
• linee di carico e carichi di superficie.

A monte dell’analisi il pre-processore esegue l’operazione di discretizzazione del modello continuo. Tale operazione può essere personalizzata dall’utente attraverso l’impostazione di opportune opzioni che permettono la selezione del tipo di mesh e degli infittimenti in corrispondenza di punti prestabiliti o in prossimità di oggetti, per esempio nelle vicinanze di scavi o gallerie etc.. La discretizzazione del modello, effettuata per fasi, viene trasferita al solutore che esegue l’analisi.

Il solutore FEM prevede i seguenti tipi di analisi:

• Analisi lineare;
• Analisi non lineare per riduzione dei parametri di resistenza;
• Analisi non lineare per incrementi di carico;
• Analisi non lineare per incrementi di spostamento;
• Moto di filtrazione regime stazionario;
• Moto di filtrazione regime transitorio;
• Analisi di consolidazione;
• Analisi dinamica.

Il solutore FEM implementa al suo interno, per i materiali a comportamento non lineare, diverse alternative per la scelta dei criteri di rottura. Di seguito si riportano i criteri di rottura implementati:

• Von Mises;
• Tresca;
• Mohr-Coulomb;
• Drucker-Prager;
• Lade-Duncan;
• Matsouka-Nakai;
• Modified Cam-Clay.

Alcuni dei criteri su elencati sono stati sviluppati anche in ambito di plasticità non associata.

La libreria di elementi finiti sviluppata è molto ampia, e comprende elementi che differiscono fra loro per forma, campo di utilizzo e numero di nodi. In particolare per l’analisi di problemi bidimensionali (stato piano di deformazione o stato piano di tensione) sono stati sviluppati i seguenti elementi:

• Elemento triangolare con 3, 6, 15 nodi, rispettivamente con interpolazione lineare, quadratica e del quarto ordine per gli spostamenti;
• Elemento quadrangolare a 4, 8, e 9 nodi, con interpolazione, lineare per gli spostamenti, per l’elemento a quattro nodi e, quadratica per gli elementi a 8 e 9 nodi.
• Elemento trave con 2 o 3 nodi (tre gradi di libertà per nodo, due spostamenti ed una rotazione);
• Elementi di interfaccia, per simulare il corretto comportamento nelle zone di contatto tra gli elementi strutturali ed il terreno. I tipi di elementi implementati sono: molle a comportamento non lineare o in alternativa Elementi Finiti detti “Zero Thickness Element Interface”, rispettivamente a quattro o a sei nodi.

Per gli elementi su citati sono state implementate delle varianti per mettere in conto la pressione dell’acqua.

Il post-processore è uno strumento realizzato per la fruizione, grafica e numerica, dei risultati generati dal solutore. Attraverso questo strumento è possibile visualizzare per ogni singola fase:

• le deformate;
• lo stato tensionale per ogni componente di tensione mediante una rappresentazione a mappe di colori;
• la visualizzazione dell’andamento della funzione di snervamento e degli invarianti del tensore delle tensioni;
• lo stato di sollecitazione negli elementi strutturali.

Tutte le viste grafiche proposte dal post-processore sono interrogabili attraverso l’utilizzo del mouse.

I risultati possono essere consultati anche in forma numerica tabellare. Inoltre il post-processore fornisce all’Utente la possibilità di effettuare stampe dirette o di esportare disegni in formato DXF o altri formati grafici come JPEG, GIF, TIFF, PNG, BMP, etc. I risultati numerici ottenuti possono essere esportati nei formati RTF e PDF, ottenendo la relazione di calcolo. La relazione di calcolo può essere personalizzata dall’utente scegliendo quali sono i moduli da generare, i font da utilizzare e le immagini da inserire. Le finestre grafiche del pre e del post-processore sono dotate delle funzionalità tipiche degli ambienti CAD, come per esempio le funzioni di selezione singola e multipla degli oggetti, le funzioni di generazione automatiche di alcuni oggetti, le funzioni di zoom e pan, la funzione di anteprima di stampa, la funzione di impaginazione dei disegni ovvero la possibilità di costruire delle tavole contenenti più viste, ognuna delle quali potrà essere rappresentata con un fattore di scala selezionato dall’utente e tanto altro ancora.

AZTEC FEM GT memorizza i dati in un formato binario proprietario e importa i dati dagli altri pacchetti software della Aztec Informatica.
Infine AZTEC FEM GT supporta come file di interscambio dati il formato XML e sarà corredato da manuale elettronico (suddiviso in manuale d’uso e manuale teorico) ed help in linea sensibile al contesto.