enginsoft flashnewsletter.enginsoft.it/files/newsletter06-3.pdfas usual this newsletter includes...

This number of the newsletter has been largely devoted to brief reviews regardingthe main events EnginSoft has participated to, in the last couple of months. Thisperiod has been extremely rich in workshops and meeting, as it always is forEnginSoft, in consideration of its engagement in knowledge dissemination andexchange, especially for issues concerning engineering applications.

In this sense, the most relevant event has been the "modeFRONTIER InternationalUsers' Meeting", organized by ES.TEC.O., with the support of EnginSoft. This editionhas marked a significant improvement in terms of both participants and quality,leading to successful results. The conference programme spanned a variety of topicspresented in parallel sessions, illustrating the application of modeFRONTIER toseveral industries from automotive, aerospace, manufacturing, biomedical tofinance. High-level speakers from companies, such as EADS, AUDI, Ferrari, Ford,Jaguar, Motorola, presented the diversity and unique capabilities of the software.In addition to industry, speakers from the academic world contributed to thesuccess of the conference by highlighting specifically the strong scientific andresearch orientated background of modeFRONTIER and its users.

A remarkable event has been the "11th Computer Aided Engineering and SystemModelling", which took place in Bolo, Turkey, in which EnginSoft contributions were

on metallurgic processes simulation and on design process optimization. The "2nd Young APSN Conference", organised by theViSEB Laboratory of the Warsaw University of Technology and the "Virtual-Tech Consulting Asia" workshop, which was held atKuala Lumpur, Malaysia, offered instead two important opportunities to present reports on PIDO approaches.More traditional, but not less important, the "9th International LS-DYNA Users' Conference", organized by LSTC in Detroit andthe last "FORGE Users' Meeting" in Sophia Antipolis were characterized by EnginSoft presence in relation with its role assoftware distributor in Italy on one hand, and to share information and experiences with users and software developers on theother.

As usual this newsletter includes relevant case histories: collaboration with Ansaldo Breda in designing a new motor-coach;IMMEGAS development of a primary exchanger of a boiler, modeFRONTIER application in the sensitivity studies for the modelsof the Brenner base railway tunnel through the Alps; work methodology applied to the production of a radiator by IMA (FerroliGroup) and computational studies on the overlapping bridge of the motorway, ideated by the Spanish architect SantiagoCalatrava.

Never forgetting its educational engagement, EnginSoft not only supported new courses and masters, like the Short Master inMechatronics, with automotive industry applications, but also a new TCN initiative. In fact, TCN has launched the "TCN Serieson Simulation Based Engineering and Sciences" (TCN - SBE&S Series). This series focuses on the research and educationalaspects of simulation based engineering and sciences. The Series will publish research monographs, textbooks with a problem-oriented approach, problem oriented multi-author collections, monographs based on lecture notes, lecture course material oncomputational technologies for simulating, controlling, and optimising complex systems, as well as on the application of thesetechnologies to disciplines like engineering, manufacturing, environmental and life sciences.

The editorial staff is convinced that this Newsletter will inform our readers and the CAE technologies users on interestingissues and stimulate the attention of those who intend to reach a better understanding of the relevant role that thesetechnologies are acquiring in the design process innovation.

Stefano OdorizziGeneral Manager EnginSoft

EnginSoft FlashNewsletter EnginSoft Anno 3 n°3 - 3

Ing. Stefano OdorizziGeneral Manager EnginSoft

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4 - Newsletter EnginSoft Anno 3 n°3

Sommario

3 EnginSoft Flash

4 Sommario

5 Aumentare le velocità di calcolo su modelli CAE complessi

attraverso il corretto dimensionamento dell’Hardware

6 CFD HVAC (Heat Ventilation & Air Conditioning) simula-

tions in AnsaldoBreda

9 TCN e Univirtual per la formazione integrata degli ingegneri

10 IMMERGAS rinnova la propria gamma con l’ausilio di anali-

si CFD

13 EnginSoft interviene attivamente al “9th International LS-

DYNA Users’ Conference svoltosi a Detroit lo scorso giu-gno

15 modeFRONTIER Users’ Meeting 2006

17 Meet modeFRONTIER at the following upcoming events

18 modeFRONTIER workshop at VTC, Kuala Lumpur,

Malaysia.

19 EnginSoft prende parte a: "IRCOBI Biomechanics Course

and the 2nd Young APSN Conference"

20 modeFRONTIER nella progettazione della galleria di base

del Brennero

22 RINA: insieme per eccellere

23 Simulazione ed analisi in campo non lineare

25 Ponte di Scavalco dell'Autostrada A1 e dell'Alta Velocità a

Reggio Emilia

27 "L'isola di pressocolata: la messa a punto e l'ottimizzazione

del processo mediante il software modeFRONTIER"

29 EnginSoft alla FORGE Users’ Conference

30 Meccatronica: integrazione di tecnologie per vincere le sfide

del futuro

31 Minimaster in Meccatronica

Newsletter EnginSoft Anno 3 n°3 - 5

Aumentare le velocità di calcolo sumodelli CAE complessi attraverso il corretto dimensionamento dell’HardwareINCREASING PROCESSING SPEED ONCOMPLEX CAE MODELS THROUGH THECORRECT HARDWARE SIZING High Performance Computation (HPC) isbecoming more and more important inreal life industrial virtual prototypingapplications, as well as manufacturingprocesses simulation.In this light, the recent partnershipbetween EnginSoft and E4 ComputerEngineering aims at the creation ofspecific HPC solutions, tailored tocustomer needs and requirements, bycombining both expertises. EnginSoftprovides the suitable software and toolsto master complex design workflows andrun parallel computing tasks, while E4offers HP servers and workstations forindustrial purposes. The partnership wasannounced at the last SMAU,International Exhibition of Informationand Communication Technology.

Da almeno un ventennio il calcolo adalte prestazioni (HPC) è lo strumentofondamentale per le attività scientifi-che e per la sperimentazione virtuale intutti i campi dell'ingegneria.Recentemente il ricorso all' HPC sta ac-quistando grande rilevanza anche perl'industria. Infatti per poter effettiva-mente implementare la 'design by

analysis' e, comunque, per poter ricer-care soluzioni di ottimo in famiglie diproblemi descritti parametricamenteoccorre ridurre drasticamente i tempi dicalcolo e poter lanciare più analisi inparallelo.È per questo che EnginSoft, già a variotitolo coinvolta in applicazioni di HPC,ha recentemente siglato un accordocon E4 Computer Engineering. La fina-lità è quella di poter offrire ai clientisoluzioni HPC chavi in mano, che sianostudiate in relazione ai sistemi

software utilizzati dal cliente stesso edalla dimensione dei modelli trattati.EnginSoft è infatti in grado di metterea punto sistemi a code, ottimizzare ilflusso di informazioni via rete, integra-re gli strumenti di ottimizzazione ed isoftware sostenuti all'interno del pro-cesso progettuale e dell'infrastrutturaIT del cliente, fornendo un sistemasemplice da utilizzare e da amministra-re, anche per l'utenza non esperta.Oltre a questo, l'esperienza quotidiananell'uso di codici paralleli sia per appli-cazioni di fluidodinamica numerica chedi calcolo meccanico e di simulazionedi processo, permette ad EnginSoft distudiare soluzioni che, in casa delcliente, sfruttino in modo ottimale ilsistema hardware acquisito, in ottica dirapporto prezzo/prestazioni o, meglio,del ROI atteso.

Non è eccessivo affermare che, con co-sti contenuti, si può giungere ad unariduzione dei tempi di calcolo addirit-tura di due ordini di grandezza.

La prospettiva offerta dalla collabora-zione tra EnginSoft ed E4 ComputerEngineering è stata presentata in occa-sione dell'ultima SMAU. Di E4 ComputerEngineering merita richiamare l'elevatoprofilo aziendale e la specializzazionenella produzione di Server eWorkstation ad elevate performancededicati all'utenza professionale, allapiccola e media azienda, alla grande in-dustria ed ai centri di calcolo universi-tario e scientifico. L'offerta di E4 si ba-sa su prodotti quali workstation specia-lizzate, server, server enterprise stora-ge, SAN, e sistemi cluster HA/HPC.

Per ulteriori informazioni:Ing. Gino PernaIT Manager [email protected]

AnsaldoBreda da anni si appoggia allemetodologie CAE per migliorare le pre-stazioni e le caratteristiche dei suoi pro-dotti, in modo da portare sul mercatotreni e cazzorre di prima qualità, con ri-ferimento, nello specifico, all'aspettodella loro climatizzazione. Sperimentarevirtualmente permette, tra l'altro, di ac-certare il rispetto degli standard interna-zionali, sia negli aspetti prettamentitecnici, che in quelli propri della sicurez-za e dell'affidabilià, in riferimento aduna amplissima varietà di condizioniambientali di utilizzo e di scenari opera-tivi, inclusi incidenti, malfunzionamen-ti, incendi, e simili.

Il 'case history' che qui presentiamotratta delle simulazioni HVAC condottesu un treno. I modelli messi a puntohanno permesso, non solo di ricreare unfenomeno complesso, ma di intervenireimmediatamente in fase di progettazio-ne per apportare cambiamenti essenzia-li in tempi ridottissimi, a favore dell'ef-ficienza e della qualità del prodotto,vanto della AnsaldoBreda.

Ansaldobreda with the objective tosupply the best in class product to itscostumers has started several years agothe implementation of CAEmethodologies to gain more insight on

the performance of their trains andcoaches which are sold on a worldwidebasis.

Modern train rail coaches require thedesign of the highest standards to fulfillegal regulations and technicalspecifications.Furthermore due to the fact that amodern train can travel for thousandsof kilometres, the specification andstandards to be satisfied are both afunction of local country andlegislations, and obviously of thelatitude since a train must be operativein climate condition ranging for

example fromScandinavia toSouthern Europe.

CAE application whichcan be applied to railcoaches range fromFEM analysis for static,thermal and dynamicstructural tests, crash

simulations and acoustic simulation. Tothe CFD field where of particularinterest are HVAC simulation forsimulating thermal comfort, heattransfer simulations and many more.

This article describes the HVAC activityon thermal comfort carried out on arailway motor-coach.

Railway – Motor CoachWith the objective to yield the bestproduct possible to its costumersAnsaldobreda has carried out a series ofsimulations on the motor coach.The motor-coach has to withstand thesummer severe ambient conditions.Such severe climatic conditions includea 50 Celsius degrees outside airtemperature, radiative heat flux fromthe summer sun, all appliances in thebar turned on and releasing hest, andthe coach filled to the maximumcapacity of passengers, with the humanbodies treated as a heat source. Alllights are assumed to be turned on and

acting as heat sources. Furthemore thetrain is assumed to be not moving,hence the heat transfer coefficienttoward the outside environment isminimum.

As the next pictures show this motor-coach is a two floor coach, hence withpassengers on the bottom floor as wellas the top floor. The two floors areconnected with stairs, and at one endof the coach at an intermediate level abar is present, where all the additionalinternal heat source from the kitchenappliances of the bar appliances suchas coffee-machines, ovens, etc. arelocated.

The Ansaldobreda engineers expectedsevere conditions, especially on the topfloor where a lot of radiate heat flux iscoming in form the sun, and also wherebuoyant effects are bound to carrymost of the hot recirculation air.Hence a revised duct system is firstsimulated.

A first study to simulate the air flowdistribution in the ducts is carried outfrom the pressure plenum downstreamthe fan-coil of the ventilators, to theducts supplying air to the bar, the topfloor and the bottom floor, as shown in

CFD HVAC (Heat Ventilation & AirConditioning) simulations in AnsaldoBreda


Picture 1

Picture 2

Newsletter EnginSoft Anno 3 n°3 - 7the next pictures. This study isnecessary in order to calculate themass flow out of each duct, which willthe applied to the ventilation of thecoach volume.

The system is simulated with a CFDanalysis with the actual porous slotsarea in the pressure plenum (colouredparts in the picture), which distributeas a function of the area and theporosity the air in the three volumesleft and right for a total of six differentmass flow distributions. As mentionedabove since a lot of heat is expected onthe hot floor, the pressure air slots aredimensioned to supply more cool air tothe top floor, proportional to theenthalpy increase estimated.Total pressure needed to supply therequired mass flow on all six systems isshown in the next picture.

Subsequently a much more complexmodel of the coach is built in order toverify that the mass flow distributionsfrom the ducts actually deliver thedesired comfort.The model is shown in the next picturewith the unstructured mesh applied.All materials have been taken intoaccount with their thickness andconductivity.Refinement of the mesh have beenapplied to all inlets, all seats anddetails of the stairs and the furnitureof the bar for a total of 6 millionelements between tetrahedrons andprisms.

The CFD model solve formomentum and continuity aswell as turbulence, and heattransfer.

In this case the heat transfermodel took into account severalphysical aspects:• Differential air temperature

yielding natural convectiontoward the top floor

• Non adiabatic walls• Radiant heat transfer from

surface to surface as wellas through the volume

The result is an accurateprediction of the flow filed aswell as the temperature fieldwhich is the main object ofinvestigation.The next pictures show the streamlinesventilating the whole coach and thetemperature filed on the mid section,where it can be seen the maximumtemperatures near the roof where mostof the radiative heat flux isconcentrated.

ConclusionCAE simulation, in particular CFD inthis case, have proved to be able tosimulate a complex phenomenon: airrecirculation with buoyant effects, nonadiabatic walls, and radiative heattransfer, in a complex geometry: coachincluding chairs, bar with furniture andappliances, stairs and other details.

The post-processing is actually a virtualreality system where the designengineer can asses the status of theactual geometry and take decision onthe modifications.

Furthermore a parameterization of themodel is often possible, hencesimulating an additional features orchanging scenarios of the simulation

for environment purposes can beextremely rapid, with a matter of justa couple of hours work with Booleanoperations with modern day pre-processors, requiring just extra CPUtime to rerun the case.

The employment of these modernscientific techniques in the designprocess by the AnsaldoBreda engineershas allowed them to gain awareness onthe thermal performance of theirproduct (coach) and verify with avirtual system the soundness of theHVAC plant.

This ultimately allows AnsaldoBreda tosupply the best in class products andto eventually spot out critical areas.

Ing. Petiti, Barsi, Chiti ANSALDO BREDAIng. Fontana, Damiani, [email protected]

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TCN e Univirtual per la formazioneintegrata degli ingegneriIl consorzio TCN è socio fondatore di Consorzio Univirtual


TCN AND UNIVIRTUAL FOR ENGINEERSINTEGRATED TRAINING Univirtual Consortium is the most recentinitiative to which TCN is taking part to.The objective of Univirtual is that ofbecoming a point of reference foreducational matters through IT. For thisreason, the founders include the mostrepresentative and successful realities indistance learning, with significantdidactical experiences andmethodological competences. Apart from TCN, which has gained,through projects like improve.it, METRO,EUA4X, NUFRIC and ESoCAET a relevantrole in distance learning andengineering training, other members areCa' Foscari University and IUAV inVenice. Univirtual is in itself aninternational project, aiming at theimprovement of educationalmethodologies and supportinginnovation and qualification of theeducational offer on a national,European and international scale.

Consorzio TCN è so-cio fondatore diConsorzio Univirtual,organismo costituitonell'aprile 2006.Consorzio TCN, ente di alta formazionecostituito nel 2001 da EnginSoft,Centro Ricerche FIAT, Centro Ricerche eSviluppo in Sardegna CRS4 e IstitutoTrentino di Cultura IRST, persegue lacreazione di percorsi formativi innova-tivi in grado di assicurare la competiti-vità di imprese e professionisti nelcampo dell’ingegneria, con particolareattenzione all'ingegneria assistita dalcalcolatore.

Nell'ambito delle proprie attività di for-mazione continua TCN ha sviluppato esostiene una iniziativa di formazione adistanza denominata improve.it, cheoffre agli ingegneri percorsi di auto-formazione attraverso Internet.Improve.it raccoglie e valorizza il con-tributo del ‘panel’ dei docenti TCN, le

loro esperienze e i mate-riali didattici. Improve.itraccoglie e valorizzainoltre i risultati metodo-logici e didattici di variprogetti di ricerca finan-ziata nel campo della for-mazione, come il proget-to METRO, dedicato all'al-ta formazione in ambitometallurgico, il progettoMarie Curie EUA4X (cheha dato vita ad un ciclodi conferenze e seminariinternazionali offerti an-che a distanza attraversol'e-atelier), il progettoNUFRIC (formazione sullatribologia ed i problemidi contatto), ed ESoCAET(Master di secondo livel-lo internazionale e accre-ditato in AdvancedComputational Mechanics).

Univirtual nasce nel 2006 come inizia-tiva congiunta di alcuni enti attivi suvari livelli nella formazione a distanzae forti di precise competenze metodo-logiche: segnaliamo, tra gli altri, ilCentro di Eccellenza per la Ricerca,l'Innovazione e la Formazione Avanzataistituito da Università Ca’ Foscari diVenezia e dallo IUAV (IstitutoUniversitario di Architettura diVenezia), che si propone come un pun-to d’incontro per la ricerca sulle didat-tiche disciplinari, sulla formazione con-tinua e sulla formazione avanzata, an-che mediante utilizzo di ICT.TCN, attraverso la partecipazione inUnivirtual, vuole sviluppare nuovi per-corsi di formazione superiore in moda-lità e-learning e in forma blended o in-tegrata (formazione on-line + formazio-ne in presenza) con l'obiettivo di defi-nire, ingegnerizzare e offrire formazio-ne continua capace di dialogare con isistemi formativo e socioeconomicoesistenti, allo scopo di assicurare inter-venti modulari alla famiglia professio-nale degli ingegneri e al mondo dell'im-presa, accreditabili nello spazio italia-no ed europeo dell'istruzione superiore.

Il carattere dell'iniziativa rende il pro-getto per definizione aperto alla inter-nazionalizzazione. Univirtual, attraver-so la ricerca e lo sviluppo nei settoridelle tecnologie della formazione, so-stiene interventi di innovazione e qua-lificazione dell’offerta formativa e iltrasferimento tecnologico tra enti di ri-cerca e imprese, nel contesto naziona-le, europeo ed internazionale.

Per informazioni: Ing. Giovanni [email protected]

I poli didattici Univirtual

IMMERGAS RENEWS ITS PRODUCTSRANGE THANKS TO THE CFD ANALYSIS.IMMERGAS, leader producer of wallboilers, has taken advantage of the CAEtechnologies (especially CFD and FEMtools) to improve the quality of itsproducts, developing new and bettercomponents, and to solve and overcomesome difficulties.The support of this kind of methods isnot just useful and reliable consideringthe quality of the analysis and tests, butalso in terms of time spared andawareness gained on componentperformances. The case study, describedbelow, presents the development of aprimary exchanger of the EOLOSUPERIOR boiler. It is a clear example ofa competent approach and a successfulsolution.

Nel settore delle caldaie murali, di cuiIMMERGAS è leader di mercato, sonopresenti diverse problematiche la cuisoluzione può essere agevolmente af-frontata con strumenti CAE.In modo particolare, vista la presenzadi fenomeni di scambio termico, com-bustione e problematiche di bilancio diportate, risultano fondamentali, comeprimo approccio al problema, delle in-dagini fluidodinamiche mediante tecni-che CFD (Computational FluidDynamics).

I risultati dei campi termici calcolatidalle analisi CFD possono essere inter-polati ed importati in un software,usualmente basato sul metodo deglielementi finiti, per lo svolgimento disuccessive analisi termomeccaniche otermostrutturali. Ma è sempre il feno-meno fluidodinamico che determina icarichi termici ed è lì che devono ini-ziare le prime indagini sulle varie com-ponenti di caldaie murali.I codici CFD e FEM allo stato dell'arte,consentono il passaggio dei dati e del-le grandezze fisiche tra i due domini(termo-fluidodinamico e strutturale),sino, in alcuni casi, alla completa inte-grazione. In questo studio è stato im-

piegato l'ambiente integratoWorkbench-Ansys-ICEM-CFX, che per-mette di trattare problemi con approc-cio multifisico, in senso pratico, comenel caso, appunto, dell'interazione flui-do-struttura.

Altro aspetto operativo di grande im-portanza - e presente nel sistema dicalcolo qui utilizzato - è l'importazionedei modelli geometrici direttamente dalCAD, con la possibilità di gestire para-metrizzazioni, che risultano, così, di-sponibili a livello di pre-processamentodel calcolo. Operando in questo modo,l'analista dispone di un modello para-metrico che può essere agevolmentemodificato in ragione di quanto emergedalle analisi svolte, senza dover riparti-re nuovamente dal CAD.Per applicazioni di interesse industrialerisulta, infine, pressoché indispensabi-le disporre di calcolatori paralleli, chepermettono di trattare modelli moltopiù onerosi, ma, corrispondentemente,più precisi per il livello di dettaglio nu-merico, in tempi ragionevoli. Si può af-fermare, al riguardo, che una strutturahardware adeguata può portare ad unariduzione dei tempi di calcolo anche didue ordini di grandezza, a fronte di uncosto ragionevole.

Tornado ad IMMERGAS, i componenti dicaldaie su cui possono essere svolte in-dagini di carattere CFD sono svariati.

Tra questi: il bruciatore ceramico, icondotti di ventilazione ed il ventilato-re stesso, i condotti idraulici, il circui-to dei fumi ed altri ancora.I fenomeni che si indagano possono te-nere conto di flussi reagenti per lacombustione, trasporto di calore perconvezione, conduzione e radiazione,turbolenze ed aumenti di HTC (HeatTransfer Coefficient), fenomeni multifa-se per caldaie a condensazione, feno-meni di interazione fluido-struttura pergli stress termici determinati da carchifluidodinamici, e così via.Nel seguito si descrive un caso applica-tivo, che illustra come, sinergicamente,l'utilizzo di tecnologie software adatte,e di hardware parallelo di adeguata po-tenza, abbia consentito ad IMMERGASdi sviluppare via CAE, con grande utili-tà ed evidente ritorno economico, sva-riati componenti delle proprie caldaie.

SVILUPPO dello SCAMBIATORE PRIMARIOViene qui descritto lo studio che ha de-terminato la scelta della configurazionedel condotto alettato dello scambiato-re primario della caldaia EOLO SUPE-RIOR.Lo scambiatore in questo caso era co-stituito da una tubazione alettata conquattro passaggi, come evidenziato infigura 1.Ipotizzando che lo scambio termico av-venisse per tubi perfettamente lisci, si

IMMERGAS rinnova la propria gammacon l’ausilio di analisi CFD


Figura 1 - Scambiatore di calore a 4 passaggi EOLO SUPERIOR


avrebbero efficienze altamente ridottedalle quali deriverebbe una loro lun-ghezza eccessiva. Per ridurre le dimen-sioni, e, al tempo stesso, aumentare leefficienze si ricorre, solitamente, a dueaccorgimenti:• disporre alettature sul lato fumi per

aumentare la superficie di scambiodisponibile per unità di lunghezza.

• inserire turbolatori dal lato acquaper aumentare la turbolenza a pare-te e quindi il coefficiente di scam-bio termico (HTC)

Ovviamente questi accorgimenti com-portano costi aggiuntivi, e comportanodei limiti dal punto di vista di potenzadell'impianto: ad esempio un eccessivoaumento dei turbolatori porta ad unaumento delle perdite di carico, e ri-chiede, quindi, di aumentare la poten-za della pompa del circuito idraulico.Si tratta, quindi, di trovare un giustocompromesso. Lo si può fare, appunto,ricorrendo a modelli parametrici, in cuisia variato, da un lato, il passo e lospessore delle alette, e siano inseriti,dall'altro, turbolatori di diverse forme epasso, mediando tra l'aumento benefi-co di turbolenza, e l'aumento indeside-

rato delle perdite di carico. I fenomenifisici da considerare dal punto di vistaCFD, sono molteplici, e la geometriacomplessa. Si tratta infatti di analizzare contem-poraneamente fumi ed acqua, il che ri-chiede l'utilizzo di tecniche multidomi-nio. Inoltre i solidi che separano i duefluidi devono essere, nel modello, rap-presentati con un numero adeguato di

suddivisioni (almeno 3 nello spessore)per rappresentare correttamente il gra-diente termico e tener conto della con-duzione unitamente agli altri fenomenidi trasporto termico.Si rende inoltre necessario per il latofumi (viste le alte temperature) inclu-dere il fenomeno della radiazione.Quanto alla discretizzazione, dal latoturbolatori la geometria complessa ren-de necessaria una mesh non-struttura-ta a tetraedri e prismi per la risoluzio-ne dello strato limite termico a parete;mentre dal lato fumi risulta logico uti-

Figura 3 - Discretizzazione tubazionenormalizzata

Figura 2 - Modello tubazione normalizzatasul passo dei turbolatori

Figura 6 - Soluzione con turbolatori: campo termico sui turbolatori

Figura 4 - Soluzione con turbolatori:campo termico sulle alette

Figura 5 - Soluzione con turbolatori: campo termico sulla tubazione

lizzare una mesh ad esaedri. Inoltre idiversi numeri di Reynolds tra lato fu-mi e lato acqua richiedono infittimentidella discretizzazione a parete moltospinti ed al tempo stesso diversi. E',quindi, evidente che, per l'applicazionespecifica, è indispensabile disporre diun mestatore tridimensionale evoluto emolto flessibile, che permetta, appun-to, sia di gestire elementi misti che digestire infittimenti locali molto diversitra loro.

Nelle figure 2 e 3 sono illustrati il mo-dello, e la relativa discretizzazione. Siosserva che, per ridurre la dimensionedella mesh, è stato utilizzato, per i tur-bolatori, un passo normalizzato. Sono state analizzate diverse soluzioniper i sistemi di alettatura per il lato fu-mi, mentre dal lato acqua, casi di tuba-zioni con turbolatori e senza turbolato-ri, con lamine interne e non, al fine divalutare il compromesso tra l’aumentodello scambio termico determinato dal-la turbolenza e l'aumento delle perditedi carico.

È risultato che le tubazioni con lamineod addirittura senza turbolatori deter-minavano perdite di carico dal lato ac-qua molto ridotte, rendendo questa so-luzione molto attraente, anche perchédal punto di vista dello scambio termi-co lato fumi, il decremento di presta-zione era irrisorio in quanto la superfi-cie delle alettature rimaneva sostan-zialmente invariata.Risultavano invece valori di temperatu-ra di picco sulle alette abbastanza di-

somogenei e peggiorativi nel caso del-la soluzione con meno turbolenza. Inquesto caso, inoltre, all'interno delletubazioni figuravano temperature mol-to elevate, con rischio di ebollizione.Alle alte temperature si associa anchela potenziale formazione di calcare. Idue fenomeni rendevano, quindi, ne-cessario controllare il campo termicoall'interno della tubazione d'acqua.

Le figure 4,5,6,7,8,9 illustrano i campitermici per due delle sei soluzioni stu-diate: la soluzione con turbolatori econ lamina.

Sulla base delle considerazioni fatte inprecedenza, ossia che la soluzione tur-bolata offre dei vantaggi dal punto divista dello scambio termico ma deigrossi svantaggi dal punto di vista del-le perdite idrauliche, mentre una solu-zione poco turbolata ha un comporta-mento inverso, si è scelto di adottareuna soluzione di media turbolenza checomunque privilegi lo scambio termico.

Questa soluzione ha mostrato d'esserequella di miglior compromesso tra effi-cienza dello scambio termico, riduzionee controllo dei picchi termici e conse-guenti rischi di ebollizione e formazio-ne di calcare, con una buona riduzionedelle perdite di carico sul lato acqua.

Si può concludere che l'approccio scel-to, su base parametrica, ha consentitodi operare una scelta di compromessomolto convincente, e, così, di acquisireuna maggior conoscenza del problema.Inoltre, il database virtuale generatonello sviluppo dello studio, può costi-tuire la base per trattare la progetta-zione ottimale di altre caldaie.

L. Bucchieri - EnginSoftA. Troia - EnginSoftL. Cavalli - [email protected]


Figura 7 - Soluzione con lamine: campotermico sulle alette

Figura 8 - Soluzione con lamine: campo termico sulle tubazioni

Figura 9 - Soluzione con lamine: campo termico sulle lamine

EnginSoft interviene attivamente al “9thInternational LS-DYNA Users’ Conferencesvoltosi a Detroit lo scorso giugno


ENGINSOFT ACTIVE INTERVENTION ATTHE 9TH INTERNATIONAL LS-DYNAUSERS' CONFERENCE, WHICH TOOK PLACEIN DETROIT LAST JUNE Last June EnginSoft was invited to takepart in the 9th International LS-DYNAUsers' Conference in Detroit, to presentsome of its experiences in the industrialuse of the LSTC code.Enginsoft's paper has been focused on aproject developed jointly with OmegaResearch and Innovation Centre onprotective helmets for motor bikers. Theobjective was to apply technical andtechnological innovations to thosesectors which are more committed withhuman safety.

The expertise integrated, EnginSoft LS-DYNA code for numerical simulation andexperimental skills of Omega labs, werecoordinated by modeFRONTIER. The attention paid to this projectdemonstrates the efficacy of thetechnologies and methods applied andits great potential transferable to othersectors.

Come successo in manifestazioni analo-ghe, sia a livello europeo sia a livellomondiale, EnginSoft è stata invitata adintervenire attivamente nel convegnomondiale degli utenti di LS-DYNA perportare testimonianza delle proprieesperienze applicative, di tipo spicca-tamente industriale. In questo caso es-se riguardano il settore della simulazio-ne di fenomeni in dinamica rapida.

Per questa edizione del convegno, lascelta del lavoro da presentare è rica-duta su un'attività sviluppata assiemeal Omega Srl, Research and InnovationCentre, che ha avuto come oggetto lo

sviluppo di una nuovametodologia di proget-tazione strutturale deicaschi protettivi di uti-lizzo motociclistico.

Nello studio l’obiettivo comune è statola valutazione di possibili miglioramen-ti su prodotti protettivi realizzati in se-rie, protagonisti principali della sicu-rezza e della salvaguardia della saluteumana, che potessero essere perseguitiattraverso l'introduzione di tecnologiee metodi innovativi. Esso è stato per-seguito sinergicamente, da un latosfruttando la simulazione numerica, e,nello specifico, quanto offerto la LS-DYNA e, dall'altro, la capacità speri-mentale del laboratorio di ricerca delgruppo Omega. L'approccio adottato hapermesso di analizzare il comportamen-to strutturale di diversi campioni distrutture realizzate con tecnologia san-dwich. A pilotare tutta l'attività ed agestire l'enorme quantitativo di datiproveniente da discipline distinte, nu-merico per la simulazione e sperimen-tale per le prove di laboratorio, è statomodeFRONTIER.

Le fasi logicamente seguite nello svol-gimento dello studio - e sviluppate ri-correndo a modeFRONTIER, sia per lefunzionalità disponibili per la rappre-

sentazione e sintesi dei dati ed il con-seguente ausilio all'assunzione delledecisioni, sia per quelle dedicate all'ot-timizzazione multi-obiettivo - sonodue. La prima fase è focalizzata sullacalibrazione e sulla comprensione deglieffetti dei parametri numerici del mo-dello e quelli meccanici dei materialicostituenti, allo scopo di rappresenta-re, e conseguentemente prevedere, conassoluta confidenza il comportamentoal crash della struttura in compositosandwich.

La seconda fase è relativa all'analisi, esuccessiva ottimizzazione, del sistemacompleto "casco" soggetto a condizio-ni di impatto imposte dalla normativavigente. Gli algoritmi genetici di otti-mizzazione multi-obiettivo dimodeFRONTIER sono stati utilizzati peril raggiungimento delle migliori presta-zioni strutturali ed il minimo peso pos-sibile.La presentazione, all'interno del mee-ting, che ha visto la partecipazione dicirca 650 persone provenienti da tuttele parti del mondo, ha suscitato enor-me interesse per l'efficacia industrialedella metodologia proposta e per lepossibili applicazioni anche in settoridiversi e con varie finalità, finanche ri-duzione dei tempi di calcolo di LS-DY-NA o processi di robust design.

modeFRONTIER Users’ Meeting 200628-29 September 2006 • Trieste - Italy


Più di 150 utenti del softwaremodeFRONTIER, provenienti da tutto ilmondo, hanno accettato l'invito diES.TEC.O per confrontarsi nell'annualemeeting a loro dedicato e che quest'an-no ha goduto della meravigliosa cornicedi Trieste. Ospiti della StazioneMarittima e con relatori e partecipantidi eccellenza, i lavori si sono susseguititra sessioni parallele, presentazioni econtributi, che hanno permesso di illu-strare le molteplici applicazioni dimodeFRONTIER nei più svariati settori(dall'industria automobilistica a quellaaerospazione, biomedica o manifatturiera).È stata anche l'occasione per presentarele prossime versioni, sviluppate e perfe-

zionate grazie al lavoro di ES.TEC.O. Laconferenza ha quindi evidenziato il cre-scente interesse verso il software sia daparte di nuovi mercati, come quellogiapponese, sia da utenti dalle caratte-ristiche più svariate per settore, dimen-sioni ed esigenze d'applicazione. Ed ancora una volta si è trattato di ungradevolissimo e riuscitissimo momentodi incontro e confronto professionale eumano, in attesa di un prossimo evento.

ES.TEC.O and its team were delightedto welcome over 150 modeFRONTIERusers and staff in Trieste in late ESTECOand EnginSoft were delighted towelcome over 150* *modeFRONTIER

users and staff to Trieste in lateSeptember. The attendance travelledfrom all over the world, Europe, the US,Brazil and Japan to meet at theStazione Marittima, an ideal andunique venue providing stunning viewsover the Mediterranean Sea and thehistoric seafront of the city of Trieste.

Professor Carlo Poloni, President ofES.TEC.O srl and chairman of theconference, opened the 2006International modeFRONTIER Users'Meeting on 28th of September. In hiswelcome address, Carlo outlined thedevelopment of modeFRONTIER and theES.TEC.O Company over the years,

emphasizing the great ambition andspirit of excellence of the ES.TEC.Oteam.

The conference programmespanned a variety of topicspresented in parallel sessions,illustrating the application ofmodeFRONTIER to severalindustries from automotive,aerospace, manufacturing,biomedical to finance. High-level speakers fromcompanies such as EADS,AUDI, Ferrari, Ford, Jaguar,Motorola - just to name a few- captured the audience with

stunning presentations, reflecting thediversity and unique capabilities of thesoftware.

In addition to industry, speakers fromthe academic world contributed to thesuccess of the conference byhighlighting specifically the strongscientific and research orientatedbackground of modeFRONTIER and itsusers. Some of them represented themost estimated Universities in Italy,for example those of Trieste, Rome,Pisa and the Politecnico of Turin.

After a magnificently organized socialevening with gala dinner cruising onboard of the "delfino verde" in the bayof Trieste, the second day of theconference saw the ES.TEC.O expertsexplaining the development and futureenhancement of modeFRONTIER. Theprogramme included talks aboutVersion 3.2 and its new features, aswell as an outlook on Version 4 by LukaOnesti and its team. As a premiere,Linux Networx and ES.TEC.O outlinedthe benefit of distributed computing indesign optimization in their jointpresentation, thus emphasizing theclose and important collaborationbetween the two organizations.

The attendance naturally showed livelyinterest and took advantage of theextra time given for questions anddiscussions, also during coffee breaks

and lunches. The exhibition groundserved as a platform for everyone tomeet and exchange experiences, ideasand visions with each other throughoutthe conference. ES.TEC.O was delightedto welcome as Sponsors and Exhibitors:Abaqus, Area Science Park, AVL ListGmbH, ANSYS FLUENT, EnginSoft SpA,Icon Ltd and Linux Networx.

At its stand and in its role as one of thefounders of ES.TEC.O, EnginSoftemphasized its involvement in the

promotion of modeFRONTIER in Europe.A hybrid network of subsidiaries as wellas partner channels (distributors,software producers) has been recentlyestablished. Representatives ofES.TEC.O France, Germany, the Nordiccountries, the UK and the USparticipated in the event too.

The conference gave evidence of asubstantial growth of applications ofthe modeFRONTIER technology and itsinternational community. An

impressive example therefor was shownby Mr. A. Otani of CDAJ in his talkabout modeFRONTIER applicationexamples in Japan, summarising thesignificant demand and enormousbusiness growth rates in his country.

The attendees’ experiences clearlyreflected the broad range ofinterrelated applications andrequirements in various industries andcompanies of all sizes: from businessintegration to MDO, statistics anddecision support in the automotive andaerospace sector to chemistry,medicine and traffic control and others.Eventually the 2006 modeFRONTIERUsers' Meeting was a high-quality andsuccessful get-together of experts andusers who wished to exchange latestknowledge on applications andachievements accomplished withmodeFRONTIER. ES.TEC.O and EnginSoft are indeed veryoptimistic about the future and willannounce dates and venue of the nextevents shortly.

For more information:[email protected]


EnginSoft and ESTECO are very pleasedto welcome Bill Rockwell, MSc Mechanical Engineering whojoined ESTECO North America in September2006. Bill will be based in Detroit, Michiganand will be managing sales of modeFRONTIERto Midwestern region of the US.

For the past 8 years, Bill has beeninvolved with sales and support ofMADYMO crash-safety software.Apart from Detroit's majorautomotive OEMs and suppliers, Billhas developed close ties withaerospace and government computer

aided engineering communities. He has also been aProduct Manager for the MADYMO AutoDoE software(an Automated Design of Experiments program),which has since been replaced by modeFRONTIER asthe preferred tool of crash-safety optimization.Prior to working in crash-safety sales & support,Bill spent 5 years developing CAE tools for GeneralMotors' EDS division. Bill is a native of Detroit andattended his undergraduate schooling at theUniversity of Michigan.

EnginSoft and ESTECO are very pleased to welcome Sybille Arthen as Sales & Branch Manager Frankfurt tothe European modeFRONTIER network community.

Sybille will start on November 1st and hasalready organized an impressive new salesenvironment: ESTECO GmbH Germany willopen a prestigious new office in Frankfurtwhere Sybille will, from the beginning, headup a team of a Sales Assistants, an OfficeManager and a couple of part timeemployees.

Sybille was previously Key Account Manager at NIKA GmbHGermany where she was in charge of CFD Simulation SoftwareSales and all relevant and strategic planning involved withmajor accounts. Sybille brings in 14 years of experience insoftware sales and customer relations to EnginSoft and ESTECOdating from her former positions with Solid Team GmbH, ASCADGmbH and MCL Computer.

Having all this potential and knowledge of the market,combined with a huge amount of creativity and enthusiasm,Sybille is excited about her new role and looks forward toworking with the teams of ESTECO and EnginSoft!


In Germany:25 - 27 October 2006 • at the EnginSoft booth CAD-FEM Users' Meeting, Fellbach, www.usersmeeting.com

6 - 7 November 2006 • Global Motorsports Congress, Cologne, http://www.globalmotorsportscongress.com/

14 November 2006 • Fluent Forum, Bad Nauheim http://www.fluent-forum.de/

23 - 24 November 2006 • Weimarer Optimierungs- und Stochastiktage, Weimarhttp://www.dynardo.de/website.php?id=/index/events/wost.htm

In Sweden17 - 18 October 2006SIMDI 2006, Gothenburg ESTECO Nordic will show Multi-objective optimization and processintegration with modeFRONTIER. http://www.simdi.se/

2 - 3 November 2006Meet ESTECO Nordic and ESTECO UK at the NAFEMS Nordic Seminar in Gothenburg for Presentations on "Industrial Improvement of CAEthrough PIDO" and "Automatic Optimization of Aerodynamic Designs Using CFD Based Methods" Met us in the exhibition area to discuss process integration, optimization and robust design. http://www.nafems.org/events/nafems/2006/Page20/

In the UK17 - 18 October 2006Ensight/Harpoon, Swindon • http://www.sharc.co.uk/summit/ssuk06.htm

25 - 26 October 2006 MIRA, Gaydon, Warwick • http://www.aerodynamics-conference.co.uk/http://www.heritage-motor-centre.co.uk

15 - 16 November 2006Abaqus UK Users' Conference • http://www.abaqus.com/local/abaqus_uk/uk_home.html

30 November - 1 December 2006International Oil & Gas CFD, HQS Wellington, Londonhttp://www.fluent.com/worldwide/europe/events/iocc_06/index.htm

Meet modeFRONTIER at the followingupcoming events


modeFRONTIER workshop at VTC,Kuala Lumpur, Malaysia.EnginSoft ha partecipato al convegnoorganizzato dalla Virtual-Tech Consul-ting Asia (VTC) a Kuala Lumpur,contribuendovi con la presentazione diun'ampia serie di soluzioni CAE perl'industria automobilistica (dalle analisidi crash, all'aerodinamica esterna, allasimulazione dei processi manifatturieri,etc.) suscitando l'interesse deipartecipanti, ed, in particolare, dellemaggiori aziende della regione(PETRONAS, PROTON).

Soprattutto è stato mostrato come ilCAE possa essere ampiamentevalorizzato, nel contesto dei processiprogettuali e produttivi, se integratosecondo le moderne tecniche per laPIDO, di cui modeFRONTIER èl'espressione più attuale, robusta eversatile. A modeFRONTIER è stato,anzi, dedicato un vero e proprioworkshop. Di esso si è discusso a lungoanche nel corso della visita allaKebangsaan University Malaysia (UKM),dove la piattaforma prodotta daES.TEC.O. è già in uso per la ricercaautomobilistica. Nel complesso se ne èricavata l'evidenza del crescenteinteresse verso queste tecnologie - ed irelativi approcci razionalizzati allaprogettazione - anche nel SudestAsiatico. La soddisfazione delladelegazione di EnginSoft ed ES.TEC.O.ne è stata piena.

The spread process of themodeFRONTIER optimizationtechno-logies is progressing alsoin the Asian South-East region. One of the latest events in thisscenario is the workshop heldthe last summer at the Virtual-Tech Consulting Asia (VTC)offices in Kuala Lumpur,Malaysia.

In fact, as an enhancement ofthe marketing program formodeFRONTIER, EnginSoftpresented a wide range of CAOsolutions at VTC AutomotiveDesign Optimisation TechnologyWorkshop, which took place inJune 2006.

The discussion and the workshopwere attentively attended by anexpert audience, including PETRONASand PROTON: the participation of thesetop Malaysian enterprises is the bestconfirmation of the great potential ofmodeFRONTIER in this strategic area.The integration of modeFRONTIER inthe R&D operations of such companiesinvolves all the wide-spread set of CAEsolutions for the automotive industry,as like as crash analyses and CFDdesign of external aerodynamics andengine internal flow.

Beside the workshop, the occasionpermitted a joint visit and technicalmeeting with University KebangsaanMalaysia (UKM). This consolidatedacademic institution is alreadysuccessfully applying modeFRONTIERtechnologies to boost its IC enginedesign researches.Apart from the UKM, many others,among the main Malaysian technicaluniversities, are getting interested inmodeFRONTIER, in order to use it as aplatform to train the next engineers'generation and to support theirresearches.

Therefore, these positive feedbacksenforced even more the belief of theevent organizers: modeFRONTIERDesign Optimisation technology willtrigger another step for the industryengineering design and the analysisfield in near future.

For more informations:Dr. Luca [email protected]


EnginSoft prende parte a: "IRCOBIBiomechanics Course and the 2ndYoung APSN Conference"ENGINSOFT PARTICIPATES IN THE IRCOBIBIOMECHANICS COURSE AND IN THE 2NDYOUNG ASPN CONFERENCEAs member of the network, EnginSoftattended the "2nd Young ASPNConference" in Warsaw. The IRCOBIBiomechanics Course opened themeeting, which was not just theoccasion to talk about road safety, butalso an opportunity for sharing expertiseand promoting new activities. EnginSoftis strongly committed in this project,providing high qualified knowledge inCAE, applied to fast dynamics and injuryscaling among others, confirming itsleading role in this sector and becominga suitable partner for those companiesworking for passive safety, thanks to thesoftware and services it supplies.

Il 14 giugno scorso, EnginSoft ha presoparte al secondo "Young APSN Conference",evento organizzato dal ViSEB Lab, WarsawUniversity of Technology (WUT). APSN (Advanced Passive SafetyNetwork), di cui EnginSoft è membro, èun network che raggruppa più di 50partner europei operanti nel campo delVehicle Passive Safety e si prefigge loscopo di attivare le specificità scientifi-che e di mercato coinvolte in tale setto-re al fine di incrementare il livello di si-curezza stradale a costi accessibili siaper i singoli cittadini, sia per l'intera so-cietà europea.

L'obiettivo della confereza era quello dioffrire a giovani ricercatori impegnatinel campo della sicurezza stradaleun'occasione d'incontro capace di sti-molare il dibattito sull'argomento, favo-rire lo scambio di esperienze diverse ecomplementari, e promuovere quindi ul-teriormente l'attività di ricerca. La con-ferenza è stata preceduta dal "IRCOBIBiomechanics Course”. EnginSoft è coinvolta nello sviluppo enel miglioramento della "road safety"per gli aspetti relativi al CAE, alla speri-mentazione virtuale, e, in senso lato, al-l'ottimizzazione. Più specificamente, leattività che, da tempo, EnginSoft con-

duce nel settore della dinamica veloce edel crash, sono a complemento e si in-tegrano molto bene con gli argomentioggetto di discussione nella "tre giorni"tenutasi a Varsavia. I temi affrontatispaziavano dall' 'injury scaling' all'ana-tomia del corpo umano (testa, collo,torace, addome, …) valutata nell'ambi-to degli incidenti stradali, dai meccani-smi fisici associati all'infortunio ai cri-teri numerici che definiscono l'insor-genza dell'infortunio stesso, dall'utiliz-zo dei manichini per i test di sicurezzaallo sviluppo di modelli bio-meccaniciper test di impatto.

L'evento, svoltosi in Polonia, ha rappre-sentato per EnginSoft un'occasione siaper consolidare la propria posizione inun settore chiave per le politiche di ar-monizzazione normativa della ComunitàEuropea, sia per estendere le conoscen-ze utili a supportare quelle aziende che,impegnate in diverse forme nel settoredella sicurezza passiva, possono trovarein EnginSoft un partner ideale con ilquale stabilire vantaggiose sinergie.

Allo scopo, inoltre, di fornire un servi-zio sempre più mirato e di qualità,EnginSoft persiste nella propria politicadi ricercare le soluzioni numeriche piùall'avanguardia, che, nel contesto della"road safety", sono assicurate dai se-guenti strumenti:• LS-DYNA (LSTC), codice agli elemen-

ti finiti per le analisi di dinamicarapida;

• modulo VPG/Safety (ETA), ambientein grado di realizzare, gestire e pro-cessare modelli complessi per lesimulazioni di impatto di veicoli;

• AnyBody (AnyBody TechnologyA/S), software per la modellazionedella meccanica del corpo umano;

• modeFRONTIER, piattaforma di pro-gettazione multi-disciplinare e mul-ti-obiettivo, utilizzata per l'integra-zione delle tecnologie, l'ottimizza-zione, e, più in generale, la gestio-ne del problema ingegneristico nelsuo complesso.

"Fusione" NUMERICA - ENGINSOFTThe growth of LS-DYNA application fields,and coherently of the services andassistance to the client, has required astructural reorganization in the operativesection. This process, in conformity withthe company strategies and objectives, hasbeen carried out with the merger byincorporation of Numerica into Enginsoft,providing in this way expert personnel, ableto offer the high standard quality servicesof every EnginSoft group, improving at thesame time better and easier informationexchange and collaboration. La crescita costante dei campi di appli-cazione del codice LS-DYNA, e dei rela-tivi ambienti di pianificazione delle ana-lisi, all'interno del mercato italiano, econseguentemente la necessità di di-sporre maggiormente di personale tecni-camente esperto, da dedicare alle attivi-tà di supporto ai propri clienti, ha impo-sto una ridefinizione di tutto l'organicotecnico coinvolto. Questa azione, asso-lutamente allineata alle strategie delgruppo EnginSoft, che prevedono la pre-senza di personale con spiccate dotitecniche ed umane a supporto dell'am-pia gamma di prodotti offerti, mira allarealizzazione di una struttura con ele-menti dedicati esplicitamente a discipli-ne e settori distinti di applicazione delcodice. Il processo di ridefinizione delgruppo tecnico ha previsto un incremen-to netto del personale coinvolto ed unacoerente riorganizzazione dei ruoli. Inoltre per poter sfruttare appieno lepotenzialità offerte dall'appartenere adun gruppo di livello internazionale qua-le quello EnginSoft, in termini di quali-tà dei servizi messi a disposizione deipropri clienti, è stato deciso di convo-gliare tutto il personale Numerica, e lerelative mansioni, all'interno della orga-nizzazione operativa di EnginSoft. Inquesto modo lo scambio di informazio-ni, le collaborazioni ed i contatti, siaverso l'interno che verso l'esterno delgruppo, saranno più agevoli e sarà pos-sibile accedere parimenti alla nuovastruttura dedicata ad LS-DYNA, ed ai re-lativi prodotti, quali ad esempioETA/VPG ed ETA/Dynaform, con gli stes-si standard di servizio offerti dagli altrigruppi EnginSoft.

MODEFRONTIER IN DESIGNING THEBRENNER BASE RAILWAY TUNNELThe Brenner base railway tunnel throughthe Alps is one of the greatestconstruction projects of the 21stcentury. The Brenner base tunnel is atwo tubes single track railway tunnelthat connects Fortezza (Italy) toInnsbruck (Austria). The sectional areais of 72.4 m2 and the total length is 56km. The cover reaches up to 1650 malong the main tunnel. The two railtunnels are about 70 m apart and joinedevery 333 m by connecting galleries.Trains can change tunnels in themultifunction station at "Prati","Steinach" and "Innsbruck". Thesestations also have house ventilationequipment, technical infrastructure,safety and signalling system, as well astwo emergency stop stations which aredirectly linked by separate accesstunnels.

Il tunnel di base del Brennero è unadelle maggiori opere di ingegneria del21 secolo. Esso si trova sulla linea fer-roviaria AC transeuropea che collegal'Italia alla Germania. Il tracciato dellagalleria si sviluppa per una lunghezzadi circa 57 km innestandosi a sud nellastazione di Fortezza ed a nord alla cir-convallazione di Innsbruck. Le copertu-re raggiungono i 1650 m. Le formazio-ni prevalenti attraversate sono, da Suda Nord, graniti, paragneiss, calcescisti,gneiss, marmi e filladi. Peculiarità geo-logica è l'attraversamento della FasciaPeriadriatica generata dalla collisionedella zolla africana con quella europea.

Caratteristiche geometriche della sezione trasversaleLa sezione tipo è a singolo binario condiametro di scavo di 9.6 m all'internodella quale vengono alloggiati tutti gliapparati di sicurezza, segnalamento etelecomunicazione. Il drenaggio avvie-ne per gravità attraverso un cunicolo diservizio posto in asse alle due canne.Ogni 333 m sono previsti by-pass dicollegamento di sicurezza che fungonoanche da locali tecnologici.

Posti multifunzione intermediIl concetto di sicurezza si basa sullarealizzazione di posti multifunzione(PMF) disposti ad una distanza non su-periore a 20 km. I PMF sono caratteriz-zati dalla presenza di gallerie di sicu-rezza che, unitamente al concetto di

ventilazione, permettono l'evacuazionein sicurezza in caso di incidente.

Analisi ProgettualiL'indagine per l'individuazione di tutti ipossibili fenomeni caratteristici degliscavi in sotterraneo a grandi profondi-tà ha richiesto l'applicazione diffusa dimodelli analitici. Successivamente lacomplessità della progettazione di unasiffatta opera ha richiesto l'elaborazio-ne di modelli FEM bidimensionali ubica-ti nelle tratte maggiormente critichenonchè di elaborazioni BEM tridimen-sionali in corrispondenza dei PMF.

Sviluppi di modeFRONTIER nel campodell'Ingegneria delle opere sotterraneeLa progettazione del tunnel di base delBrennero porta i tecnici specialisti a

modeFRONTIER nella progettazione della galleria di base del Brennero Una applicazione rilevante del software di ottimizzazione all'ingegneria civile



confrontarsi con problemi di notevoleinteresse. La principale incognita inquesto tipo di studio, è rappresentatadall'incertezza dei dati che devono es-sere utilizzati nei modelli che simulanoil comportamento meccanico dell'am-masso roccioso alle elevate profonditàraggiunte dal tunnel stesso.In un contesto simile, l'utilizzo di unapproccio di tipo deterministico risultanon sempre adeguato, poiché le inco-gnite relative alla stima dei parametridel modello di comportamento prefis-

sato, nonché quelle inerenti il modellodi comportamento stesso non possonoessere trascurate. Risulta quindi quantomeno opportuno un approccio probabi-listico. E questa è stata la strada segui-ta per il tunnel del Brennero, ove com-plessità ed incertezze erano particolar-mente elevate, per la variabilità litolo-gica, di comportamento dell'ammassoe, come detto, dei parametri del model-lo di comportamento. La scelta di uti-lizzare modeFRONTIER si è rivelata vin-cente, data la versatilità dello strumen-

to, la ricchezza delle opzioni, e la par-ticolare struttura per la sintesi e la rap-presentazione dei dati, che risulta diaiuto validissimo per il progettista, inprocessi decisionali caratterizzati daincertezza. Ne è stato fatto uso, ini-zialmente, per accertare in quale modovari la risposta dei modelli che simula-no il comportamento meccanico del-l'ammasso roccioso al variare dei para-metri in ingresso agli stessi. Si sonocosì individuati i dati di maggior im-portanza nel problema, le correlazionipresenti, e, in generale, quanto di uti-lità per decidere di scelte e margini disicurezza. Successivamente i dati otte-nuti sono stati assunti a base della va-lutazione delle tecniche di scavo otti-mali. Oltre che per il progettista, lostudio fatto è risultato di grande utili-tà in sede di discussione tecnica conquanti coinvolti, per la disponibilità ditecniche di sintesi e visualizzazione deirisultati di grande efficacia e stile inge-gneristico.

Per ulteriori informazioni:Ing. Stefano FuocoResponsabile ProgettazioneSWS Engineeringinfo@swsengineering,it

Fondato a Genova nel 1861 per iniziativadella Associazione della MutuaAssicurazione Marittima, il RegistroItaliano Navale è una delle più antichesocietà di classificazione al mondo, crea-to allo scopo di verificare la capacità del-le navi di svolgere il compito cui sono de-stinate, a garanzia delle parti interessate(armatori, assicuratori, noleggiatori) edalla tutela della vita umana in mare e del-la prevenzione dell'inquinamento.Nell'arco di oltre 140 anni, le attività delRegistro Italiano Navale si sono progres-sivamente diversificate, trasferendo lecapacità acquisite e consolidate nel cam-po della classificazione navale ad altrisettori, che spaziano dalla certificazionedi qualità alla valutazione dell'impattoambientale, ai servizi avanzati per l'indu-stria, seguendo le esigenze di un merca-to e di un'economia sempre più comples-sa e internazionalizzata. RINA S.p.A. è lasocietà per azioni creata nel corso del1999 dal Registro Italiano Navale, e chene rappresenta il braccio operativo nelsettore della classificazione navale, certi-ficazione, controllo e servizi per l'indu-stria, formazione, assistenza e ricerca.La struttura organizzativa del Gruppo RI-NA comprende la società capogruppo RI-NA S.p.A., operante nel settore navale,certificazione e servizi per l'industria, edaltre 12 società consociate tra le qualiRINA Industry, operante nel settoreEnergy & Process, training, shipping eInfrastructures & building, e SOA RINA,società finalizzata al rilascio dell'attesta-to di qualificazione per la partecipazionealle gare di appalti pubblici. Il GruppoRINA è presente in 29 nazioni del mondocon una struttura che si articola in 89 uf-fici, di cui 40 in Italia, con un totale dicirca 1400 addetti, 830 dei quali esclusi-vi, con elevate qualifiche professionali.Le principali aree di attività di RINAS.p.A. e delle società consociate sono leseguenti.

Classificazione di navi. Nell'ambito delsettore marittimo, la classificazione dellenavi rappresenta l'attività storica del RI-NA, e consiste nell'assegnazione di unaclasse ad una nave sulla base della con-formità del progetto e dei materiali uti-

lizzati in funzione della tipologia di cari-co e di utilizzo della nave, nel rispettodelle regole e degli standard internazio-nali. Le attività di certificazione. Il RINA èmembro del CISQ (Certificazione ItalianaSistemi Qualità) ed aderisce all'accordointernazionale IQNet. È un organismo ac-creditato dal SINCERT (Sistema Italianodi Certificazione) nei più svariati settorimerceologici per gli schemi di certifica-zione di Sistemi di gestione (Qualità,Ambiente, Sicurezza, Automotive,Saldatura), di Prodotti e di Persone, con-sentendo al sistema produttivo italianodi avvalersi di un valido supporto certifi-cativo. I servizi avanzati all'industria. Nel set-tore dell'assistenza tecnica e formazionein campo industriale, attraverso la conso-ciata RINA Industry, il Gruppo RINA è im-pegnato in Italia con i principali operato-ri ed ha una consolidata presenza nellearee estere di particolare interesse, qualiCongo, Kazakistan e Iran. Il RINA si pro-pone come partner di assoluta affidabili-tà per gli operatori di settore in progettiche comportano notevoli impegni tecno-logici, finanziari ed organizzativi. www.rina.org

ESACOMP nella verifica dei requisitistrutturali di imbarcazioni da diportoESACOMP è lo strumento software che piùsi adatta alle procedure di verifica dei re-quisiti strutturali per la progettazione ela costruzione di imbarcazioni da diportoin FRP (Fiber-Reinforced Plastic), stabili-ti dal regolamento RINA di riferimento.Il Regolamento stabilisce i requisiti perla progettazione e la costruzione di yachtin vetroresina, acciaio, lega leggera e le-

gno; le norme in esso contenute consen-tono soluzioni co-struttive innovative,grazie alla possibilità di usare i calcoli di-retti, definendo i criteri per l'assegnazio-ne dei carichi e le relative verifiche.L'utilizzo di ESACOMP permette agevol-mente di verificare il dimensionamentodegli elementi strutturali e dello scafo infunzione dei carichi di progetto: sonoanalizzati pannelli realizzati in materialecomposito, sandwich o in plastica rinfor-zata, sia in presenza di nervature di rin-forzo che non, per la verifica del compor-tamento strutturale in relazione ai valoriminimi di resistenza e rigidezza prescrit-ti e per la previsione del fattore di utiliz-zo o, alternativamente, del fattore di si-curezza. Le potenzialità del software per-mettono, oltre all'utilizzo come strumen-to individuale di progettazione e verifica,anche l'integrazione con un codice aglielementi finiti, laddove diventasse ne-cessaria una verifica globale della struttu-ra dello scafo.

Perché EnginSoft ed ESACOMP in RINA“L'utilizzo di tecnologie CAE innovativeed allo stesso tempo affidabili è un obbli-go in una azienda come la nostra, chia-mata a verificare progetti ingegneristica-mente complessi” – afferma l'Ing MarioDogliani Responsabile dellaComunicazione per il RINA, che continua– “EnginSoft ed il prodotto ESACompcompletano le risorse umane e tecnicheche investiamo in un settore di notevoleimpegno come quello rappresentato dalleimbarcazioni da diporto tipicamente co-struite con materiali compositi”. “Dopoattenta valutazione abbiamo potuto con-statare che dove si presentano necessitàdi studi FEM su problematiche che coin-volgono materiali compositi ESACompfornisce all'analista un supporto specificoper ottenere risultati di ottima qualitàcon tempi di messa a punto del calcolocontenuti” - dichiara l'Ing Alessia Verginedel Marine Services Development Unit -“allo stesso tempo EnginSoft ci aiuta va-lidamente nell'uso efficace del program-ma di calcolo da noi acquisito, dopoaverci ben supportato in fase di sceltadel software”.

RINA: insieme per eccellere


Simulazione ed analisi in campo non linearePrimo Seminario organizzato da NAFEMS ITALIA, Martedì 28 Novembre 2006, presso la Rocca di Vignola, Modena


SIMULATION AND ANALYSIS IN NON-LINEAR FIELDThe first NAFEMS ITALIA Seminar willsoon take place in Modena, in order todiscuss on simulation and analysis innon-linear field. The meeting has beenorganized, also thanks to thecollaboration of CRIT s.r.l., as the firstof a list of similar events embracing thewide sector of simulation and virtualprototyping. The idea is that ofproviding an introductive framework oncomputational approaches to non-linearproblems, and on state-of-the-arttechnolgies available on the market.This meeting will see the intervention ofProf. Perego, as well as the presentationof some NAFEMS founders and otherimportant industrial referees.

NAFEMS ITALIA, rappresentante italia-na dell'Associazione inglese NAFEMSInt. (The International Association forthe Engineering Analysis Community),organizza per il giorno Martedì 28Novembre 2006, presso la Rocca diVignola, Modena (www.fondazionedivi-gnola.it/castello/index.htm), unSeminario sul tema della simulazioneed analisi in campo non lineare.Il Seminario è organizzato anche graziealla collaborazione di CRIT s.r.l., centrodi brokeraggio tecnologico privato, consede a Vignola, Modena.Il seminario è il primo di una serie dieventi analoghi programmati da NA-FEMS ITALIA, ed affronta una tematicacomplessa ed attuale. Esso si rivolge -come d'uso per le iniziative di NAFEMS- ad ingegneri ed analisti operanti nelsettore della sperimentazione virtuale.L' obiettivo del Seminario è quello difornire, anzitutto, una sintetica revi-sione teorica ed una classificazione deidiversi problemi di non-linearità che sipossono presentare in sede di simula-zione al computer, e di tratteggiarne,quindi, le soluzioni attraverso l'illustra-

zione di alcuni esempi presi dall'espe-rienza quotidiana in industria. Ci si at-tende che, in questo modo, il semina-rio possa fornire spunti e riferimentiper possibili sviluppi ed approfondi-menti.Il programma del seminario prevedeche, dopo una breve relazione introdut-tiva sull'attività svolta da CRIT e daNAFEMS ITALIA, il Prof. Perego delPolitecnico di Milano tenga due con-versazioni relativamente alla simulazio-ne con il metodo degli elementi finitiin problemi strutturali in cui si debbatener conto della non-linearità del ma-teriale.A seguire sono programmati vari inter-venti in cui i relatori riferiscono, attra-verso esemplificazioni, di applicazionispecifiche. Di queste, alcune sono svol-te da soci fondatori di NAFEMS Italiache sono anche sostenitori di softwarecommerciali (ALTAIR Engineering,EnginSoft, MSC Software) ed altri da re-ferenti di importanti realtà industriali,quali SACMI IMOLA, SAIPEM ENERGYINTERNATIONAL e TETRAPAK CARTONAMBIENT.

Gli esempi presentati riguardano tema-tiche diverse e, tra queste, lo sviluppodi nuovi modelli per il comportamentodel materiale in relazione ad analisi acrash, la simulazione del contatto mec-canico, una implementazione dedicataper la progettazione di bottiglie in PET,modelli elastoplastici per calcoli strain-life, metodologie di progettazione dicondotte sottomarine, e, infine, simu-lazione del processo di apertura di con-fezioni tramite innesco e propagazionedella frattura.

Ulteriori informazioni sono disponibilinei siti www.crit-research.it, www.na-fems.it e/o contattando direttamentegli organizzatori dell'evento ai numeri059 776865 per CRIT o 0532 735613per NAFEMS ITALIA.

Pubblicazione NAFEMS in Italiano:PRONTUARIO DI ESEMPI RISOLTICON GLI ELEMENTI FINITI

Nella collana dei testi NAFEMS questapubblicazione è d’aiuto per chi si staaccostando al metodo degli elementifiniti nel comprendere le ipotesi fon-damentali del metodo stesso e le rela-tive implicazioni sulle applicazioni. Ilvolume completa la serie delle pubbli-cazioni NAFEMS a carattere introdutti-vo: il ‘primer’ che riguarda gli aspettiteorici del metodo, ed il ‘primer’ cheriguarda gli aspetti applicativi. Cometale il testo può essere utilizzato siacome documentazione supplementarerispetto al corso introduttivo sul meto-do degli elementi finiti (offerto, inItalia, dal consorzio TCN), sia comeriferimento personale per un analistaalle prime esperienze, sia, ancora, peruno studente che, nel contesto dellapropria formazione, trovi necessarioutilizzare, con qualche padronanza,modelli FEM. Gli esercizi sono ordinatiper complessità crescente quanto atematica trattata. Essi riferiscono,però, sempre a modelli molto semplicisotto il profilo geometrico, per evitareche complicazioni formali possanodistogliere l’attenzione dagli aspettipiù propriamente concettuali dell’ap-plicazione. Il testo può essere richestoa NAFEMS Italia.

Per informazioni: [email protected]

Ponte di Scavalco dell'Autostrada A1 edell'Alta Velocità a Reggio EmiliaDalla prototipazione virtuale alla realizzazione. Il contributo di EnginSoft


THE BRIDGE STEPPING OVER THE A1MOTORWAY AND HIGH SPEED LINE ATREGGIO EMILIAA new project is going on betweenBologna and Milan: the new high-speedtrain system, which will be partiallyready by the end of this year. Thisenormous infrastructural projectincludes some very interestingarchitectural elements, like the bridgestepping over the motorway near Reggio

Emilia. The magnificent structure,ideated by the Spanish architectSantiago Calatrava is quite achallenging engineering work, for thevariety of problems involved, includingthose related to the erection sequence,the buckling or the arch, fatigue, as wellas to a variety of environmental andoperative scenarios which need to betaken into account.EnginSoft was deeply involved in thedesign, and was specifically in charge ofthe development of all the structuralmodels (global and local) and of thehuge amount of post-processing todocument the structural behaviour withrespect to the reference standards. At the end of this long study - truly fromthe virtual testing to the erection of thebridge ! - one can talk about a successstory: this experience confirmed themulti-disciplinary competencies ofEnginSoft and the advantages of that inthe light of optimal design. Once againthe best result has been gained, bymaking ideal and real fitting together.

La nuova linea ferroviaria ad AltaVelocità che, con i suoi 182 km traBologna e Milano, attraversa terre d'an-tica tradizione agricola e industriale,borghi, paesi, città unite dapprima dal-la via Emilia e, dagli anni 50, dall'auto-strada del Sole, prende via via formaper aggiungersi ai precedenti percorsidi collegamento territoriale ed econo-mico-sociale nella ricerca di una piùprofonda aggregazione tra aree di

Paese diverse per tradi-zioni e costumi, d'inte-grazione tra genti dasempre aperte a trasfor-mazioni e a nuove cul-ture. Da manufattopiatto di cantiere, lanuova linea si è trasfor-mata in grande opera dialta tecnologia ed ele-vata valenza architetto-nica e ingegneristica,pronta per l'attivazione

dei tratti successivi a partire dalla finedel 2006.All'interno di quest'opera di ammoder-namento e rinnovamento del territorio,si impone per la sua riconoscibilità nelpaesaggio circostante, il Ponte che,presso Reggio Emilia, costituisce loscavalcamento dell'autostrada A1 e del-la linea dell'Alta Velocità. La vela diquesto ponte di luce 220 m, progetta-to dall'architetto spagnolo SantiagoCalatrava, è bordatadall'arco superiorebaricentrico alle duecarreggiate e si ele-va di 56 metri al disopra del pianocampagna.Realizzare un'operacome questa, con-cepita dall'architet-to spagnolo, è sem-pre una sfida e, an-cora una volta, al-l'interno di questasfida ha giocato un

ruolo significativo EnginSoft che, perincarico della Costruzioni Cimolai e del-lo Studio Romaro, è intervenuta in ter-mini consistenti in tutta la fase dellaprogettazione strutturale del Ponte adarco strallato, fornendo la consolidatacompetenza tecnica per lo sviluppoesteso dei modelli di calcolo ad ele-menti finiti e delle relative analisistrutturali riguardanti lo studio delcomportamento dell'opera in tutte lefasi di vita della stessa, indagando,quindi, sulle situazioni di progetto checaratterizzano una struttura qualequella in oggetto, con particolare ri-guardo:• alle condizioni d'esercizio governa-

te dagli effetti indotti dai carichi dapeso proprio e permanenti, dallapretensione degli stralli, dai carichimobili, dai carichi da vento, dalleazioni da sisma, dalla temperatura,etc;

• alle problematiche di fatica caratte-ristiche della lastra ortotropa del-l'impalcato (la cui larghezza è dicirca 26 m), nonché delle zone dicollegamento tra arco ed impalcatoe dei collegamenti degli stralli inarco ed in impalcato;

• allo scenario generato dalla rotturadi un qualsiasi strallo che, ancoratoall'arco, sostiene l'impalcato;

• al problema della stabilità dell'equi-librio dell'arco, decisivo in relazione

alla sicurezza della struttura percome concepita;

• alle fasi di costruzione dell'opera inrelazione al varo dell'impalcato supile provvisorie e di installazionedell'arco ancora da pile provvisoriededicate al sollevamento dell'arcostesso secondo una precisa proce-dura simulata e analizzata passo apasso.

I modelli di calcolo della struttura delponte sono stati sviluppati impiegandoestesamente elementi ‘plate’ sia perl'impalcato sia per l'arco e dettagliandoadeguatamente, all'interno dei modelliglobali ma anche in modelli locali dedi-cati, le zone di collegamento dell'arco

all'impalcato (sezioni d'imposta), non-ché le zone di ancoraggio degli stralliall'arco e all'impalcato.Un accenno particolare merita, tra lealtre problematiche elencate prima eaffrontate comunque con assolutacompletezza, il tema della stabilità del-l'equilibrio dell'arco che è risultato de-cisivo in relazione alla richiesta di sicu-rezza globale della struttura e si è tra-dotto nello sviluppo di analisi dedicateche sono passate attraverso un approc-cio non-lineare incrementale per geo-metria e per materiale, in relazione al-la possibile formazione di cerniere pla-stiche alle sezioni d'imposta dell'arco.La non linearità per geometria è stataessenziale per descrivere l'effetto sta-bilizzante degli stralli verticali per uncambiamento di configurazione latera-le dell'arco, a partire, comunque, dauna configurazione eccentrica iniziale,significativa di imperfezioni costrutti-ve, figlia del modo fondamentale dibuckling dell'arco ottenuto da un'ana-lisi di stabilità lineare su modello cari-cato con i soli carichi permanenti.Un secondo tema al quale sono statededicate attenzioni pari a quelle riser-

vate all'intero progetto e per il qualesono state effettuate indagini specifi-che, ha riguardato le fasi di messa inopera dei conci dell'arco principale me-tallico (con autostrada aperta al traffi-co). Tali operazioni sono state ideal-mente suddivise nelle seguenti fasiprincipali:• fasi di sollevamento, caratterizzate

da intervalli temporali limitati,durante le quali i conci dell'arconon sono vincolati né trasversal-mente, né longitudinalmente;

• fasi di stazionamento, caratterizza-te da durate temporali significativeall'interno delle quali i conci dell'ar-co rimangono ad un'altezza data tra

due sollevamenti successivi.E proprio in relazione alla possibile col-lisione tra arco e pile provvisorie du-rante le fasi di sollevamento a causadel vento trasversale, si è voluto ana-lizzare il comportamento a regime du-rante il sollevamento. A tal proposito,date le labilità trasversale e longitudi-nale del modello dell'arco, è stato uti-lizzato un solutore non-lineare in dina-mico transitorio, sino ad ottenere laposizione trasversale a regime per l'ar-co (e i suoi conci) in condizioni di sol-levamento in presenza di azioni davento. A completamento di questa atti-vità particolare, sono stati sviluppatidei modelli ad elementi finiti di detta-glio dei golfari di sollevamento dell'ar-co che tenessero conto della storia di

applicazione dei carichi durante le fasidi sollevamento e stazionamento.Come in precedenti esperienze condivi-se con successo, anche in questa dellaprototipazione virtuale, delle analisi everifiche strutturali di un'opera di asso-luto rilievo qual è quella del Ponte diScavalco della A1 e dell'Alta Velocità aReggio Emilia, EnginSoft ha contribui-to, con le competenze dei propri tecni-ci, alla realizzazione di un'idea, rappor-tandosi nella concretezza della proget-tazione con vincoli precisi imposti danormative specifiche nonché da Entiispettivi specialisti.

Si ritiene di poter affermare, quindi,non solo sul piano teorico, che,EnginSoft rimane elemento di conver-genza di competenze professionali di-verse, di una multidisciplinarietà e diuna dimensione collettiva efficientenell'approccio alle problematiche dellasimulazione virtuale finalizzata allaprogettazione. EnginSoft, in sostanza,ha collaborato, ancora una volta, adeliminare la distanza tra pensato e at-tuato, tra ideato e realizzato.

Per ulteriori informazioni:Ing. Livio FurlanStructural [email protected]


"L'isola di pressocolata: la messa apunto e l'ottimizzazione del processomediante il software modeFRONTIER"


DIE-CASTING MACHINE: SETTING UP ANDOPTIMIZATION OF THE PROCESSTHROUGH modeFRONTIERIn the previous Newsletter, an articleintroduced the issue of a modeFRONTIERapplication for the management ofoperative aspects and for theoptimization of process parameters ofthe die-casting machine. In factmodeFRONTIER offers a unique softwareplatform to deal with all the processaspects, such as those related tologistics, sequencing, timing aswell as those specific of thecomputer simulation, castingoptimization, and data retrofit. Here a case study is described,where the work metodology isapplied to the production of aradiator. Details are given, inparticular, on the optimizationof the press parameters driven bythe data retrofit, takingadvantage of the variety of toolsoffered by modeFRONTIER toqualify correlations betweeninput and output parameters and so toimprove awareness of the wholeproductive system.

Using tools, like MAGMASOFT andmodeFRONTIER, the designer is able tostudy the correlations between inputand output variables, in order to controlthe parameters choice for the quality ofthe process. The work describes the

benefits deriving from engineeringprocess and how correlated sectors cantake advantage of this study to improveintegration and their awareness of thewhole productive system.

Nella precedente edizione di questaNewsletter sono stati presentati i prin-cipi e gli obiettivi dell'applicazione dimodeFRONTIER come software di con-trollo integrale dell' 'isola di presso-co-

lata', sia in relazione agli aspetti di ge-stione operativa (distribuzione delleattività, sequenziamento, temporizza-zione) che di calcolo e controllo pro-cesso, per l'ottimizzazione dei relativiparametri, e relativa retro-azione. Il tema viene ripreso in questo numeroper affrontare un caso applicativo rea-le, discutendo, in particolare, dell'azio-ne di controllo sulla pressa, in relazio-

ne alla produzione di un radiatore.

CASO APPLICATIVO E METODOLOGIADI ANALISIIl caso industriale qui descritto - giàpresentato in occasionedell'International Conference TCN CAE2005 - offre sinteticamente una appli-cazione della metodologia precedente-mente descritta, limitatamente al con-trollo della pressa (non dell'intera iso-

la) per la produzione di un Radiatore800 mm con processo di pressocolatain camera fredda. Il radiatore è prodot-to da IMA S.r.l. del Gruppo Ferroli.Nella figura 1.a. è rappresentato mezzogetto, così come esso viene estrattodalla pressa, e, nella figura 1b, la corri-spondente distribuzione di temperatu-ra, così come essa è ottenuta al calco-lo, utilizzando il software MAGMAG-

SOFT. Infine nella tabella si ri-porta un prospetto riassuntivodei parametri di input che sonostati utilizzati nel modello, e icorrispondenti indici di qualitàche sono stati rilevati su 180x 4componenti.Disponendo, così, dello 'spazio diprogetto' su cui operare - inten-dendosi, qui, per progetto l'in-sieme dei parametri di ingressoed uscita per singola rilevazione- si può procedere, inizialmente,volendo ricercare le relative cor-

Figura 1 - a) Foto del getto b) simulazione della pressocolata

Figura 2 - a) Diagrammi di Student perl'analisi delle correlazioni

b) Matrice di correlazione

relazioni, con la scelta dei parametri dacontrollare in automatico per realizzareil controllo di qualità sul processo.Criterio di scelta è la misura in cui unavariabile di input risulta "determinan-te" per la qualità del pressocolato. Losi può vedere utilizzando il diagrammadi Student (fig. 2a). Il criterio di scel-ta delle variabili di input "sensibili" èlegato ad un valore di soglia della si-gnificatività, fissato al 95%, congiun-tamente alla verifica sulla distribuzionedei dati di ingresso ed uscita per stabi-lire se il risultato sia accettabile.

L'influenza delle variabili di processosulla qualità del getto viene studiatatenendo separate le varie tipologie didifetto; in altre parole, per ogni tipolo-gia di difetto riscontrata durante lacampagna di prove è stata sviluppataun'analisi di correlazione.Nell'esempio di fig. 2a, la velocità mas-sima di II fase (V2X) e il tempo di ac-celerazione di II fase (TACC) costitui-scono i parametri maggiormente in-fluenti per la qualità definita come as-senza di bolle. A partire da questa base di dati è stato

possibile effettuarediverse altre anali-si di tipo statisti-co, con l'obiettivodi ridurre il numerodelle variabili iningresso da utiliz-zare nelle fasi suc-cessive, ed, in par-ticolare, in vistadell 'implementa-zione del sistemaautomatico di con-trollo del processo.È, infatti, inecono-mico - e sostan-zialmente ridon-dante - utilizzarecontemporanea-mente variabili traloro altamente cor-relate. Può aiutarein questa sceltal'esame della ma-trice di correlazio-ne (figura 2b).

Per discutere dell' intervallo di variazio-ne delle variabili è stato impiegato, di-namicamente, il "diagramma parallelo",che raccoglie, in un'unica rappresenta-zione, i valori di tutte le variabili inuscita, in corrispondenza ad una datavariabile in ingresso. Operando in que-sto modo con ciascuna variabile 'sensi-bile' di ingresso, ne è stato ridotto ilrange fino ad ottenere, per tutte le va-riabli in uscita (che rappresentano, inquesto caso, tipologie di difetto), indi-ci di valutazione compresi tra buono oottimo. Ad esempio, la figura 3a mostral'intervallo di qualità della variabile(V2X) per il prodotto corrispondente al-la prima impronta. Per la velocità mas-sima di II fase il range di qualità eracompreso tra 4.8 e 6.4 m/s. Le linee ingiallo, segnate sul grafico, corrispon-dono a prove successive ad un fermomacchina, dunque sono da tralasciareai fini della determinazione dell'inter-vallo di qualità accettabile.

L'ultimo passo della metodologia messaa punto aveva per scopo la modellazio-ne della risposta in qualità del sistemadi pressocolata in funzione dei parame-tri di processo. In altre parole, affinchésia noto il comportamento del processodevono essere note le relazioni che in-tercorrono fra i parametri di input e iparametri di output, ossia la qualità delgetto.

Un esempio di superficie di risposta,che esprime la relazione tra la tenutadel radiatore (TENUTA) e i due parame-tri di processo velocità massima di II


Parametri di inizione

CORSA DI SECONDA FASEISTANTE DI INTERVENTO SECONDA FASEPRESSIONE DI MOLTIPLICAMAX PRESSIONE DI MOLTIPLICAMAX PRESSIONE DI PRIMA FASEMAX PRESSIONE DI SECONDA FASE SPESSORE DEL BISCOTTO TEMPO DI INTENSIFICAZIONE DELLA PRESSIONETEMPO DI RIEMPIMENTOVELOCITÀ DEL PISTONE IN PRIMA FASEVELOCITÀ DEL PISTONE IN SECONDA FASEMAX ACCELERAZIONE DEL PISTONE

CSISPMPMAXPX1PX2SMTMTRV1V2XTACC

Indici di qualità

1) MANCANZA DI MATERIALE (E121, C311)2) RIEMPIMENTO DELLE ALETTE (E121, C311)3) COLORE SUPERFICIALE (C, D)7) BOLLE D'ARIA (B111)12) POROSITÀ MOZZO INFERIORE (B111)13) POROSITÀ MOZZO SUPERIORE (B111)14) VARIAZIONE DI SPESSORE (F221)15) TENUTA A PRESSIONE (B111, E121, F221)

MANCMATRIEMPALETCOLORBOLLEPORMIPORMSSPADETENUTA

Figura 3 - a) Diagramma Coordinate Parallele b) Superficie di risposta

EnginSoft alla FORGEUsers’ Conference


ENGINSOFT AT FORGE USERS' CONFERENCE

During the last FORGE Users’ Conference,which took place in Sophia Antipolis,Transvalor, producer of FORGE 2005 andColdForm, presented the new developmentson their Service Pack1. The next version ofthe FORGE software, the 2007 release, willoffer many improvements in terms of userinterface, features and reduction ofcomputing time. In general theimprovements in the code architecture willcope with the growing complexity of theprocesses that the industry requires toaddress, taking advantage of clustering ofcpus and of high performance computing.Trasvalor will talk of the FORGE roadmaptowards the new release on the occasion ofthe 1st Italian FORGE Meeting, whichEnginSoft is organising for next Novemberin Strezzano (BG).

Come una piacevole tradizione vuole, an-che quest'anno EnginSoft ha accompa-gnato gli utilizzatori italiani di

Forge2005 al meeting europeo deisoftware Forge2005 e ColdForm, prodottida Transvalor. Il meeting si è tenuto ametà di giugno a Sophia Antipolis, inCosta Azzurra. Nei due giorni di lavoriTransvalor ha presentato gli sviluppi e leprincipali novità introdotte nel loroService Pack1 (SP1) segnalando come, inragione dell'importante ristrutturazionedel codice di calcolo, e della necessità diverificarne l'affidabilità, la decisione as-sunta sia stata quella di muovere diretta-mente alla release 2007, saltando, cioè,la release 2006. Le novità di cui si trattariguardano: miglioramenti dell'interfaccia

utente, con ulteriore unificazione dell'ap-proccio a problemi 2D e 3D ed aggiuntadi formati di dialogo con altri CAD; iltrattamento del problema del contattomateriale-materiale in modelli 3D; il trat-tamento del problema dell'intrappola-mento di gas in modelli 3D; nuovi soluto-ri per ridurne il tempo di calcolo; funzio-nalità per lanciare più operazioni in se-quenza. Sempre sul fronte dei nuovi si-luppi, il team Transvalor responsabile delpost-processore ha accolto le istanze de-gli utilizzatori, impegnandosi ad imple-mentare le funzionalità richieste. È stato,infine, presentato un nuovo prodotto,dedicato alla caratterizzazione dei mate-riali, che verrà pure introdotto in FORGE.Alle relazioni dei produttori dei softwaresono seguiti gli interventi degli utilizza-tori, in genere molto interessanti perchérelativi all'applicazione delle tecnologiein contesti industriali, in cui i processi dasimulare diventano sempre più complessi- si pensi all'estrusione, alla tranciatura

fine, alla saldatura - e avidi di ri-sorse di calcolo. Peralto la stabili-tà del software ne permette l'im-piego con architetture multipro-cessore o cluster, che sono, inmolti casi, la strada obbligata. Nella sessione del convegno dedi-cata alla ricerca, EnginSoft ha de-stato molto interesse presentandoil lavoro di ottimizzazione di unalbero a gomiti sviluppato pilo-tando FORGE con modeFRONTIER.Di questa attività si daranno mag-

giori dettagli nella prossima newsletter.La crescita della comunità italiana di uti-lizzatori delle tecnologie prodotte daTrasvalor, testimoniata anche dalla pre-senza al convegno di Sophia Antipolis, edal vivace dibattito sia con i produttoriche con gli altri utilizzatori europei, haconvinto Trasvalor ad organizzare, conEnginSoft, il primo 'users' meeting' italia-no, programmato per il 9-10 novembre aStezzano (BG).Non poteva mancare, a fine incontro, ilmomento conviviale, che ha premiato ipartecipanti ospitati al Casinò di Juan-les-Pins.

fase (V2X) e intervento di seconda fase(IS), è mostrato in Figura 3b. Il metodousato per la costruzione della funzionedi "fitting" è stato quello di Kriging:l'interpolazione avviene sulla base dellamedia pesata dei valori di K punti (de-sign) vicini e i pesi sono ottenuti con ilmetodo di Kriging standard (lineare).

CONCLUSIONICon l'analisi di sensibilità, seguendo lametodologia descritta, è possibile co-struire una procedura automatica dicontrollo di qualità implementabile sul-l'isola di pressocolata. Infatti, una vol-ta scelti i parametri di processo chemaggiormente influenzano l'output econosciuti i limiti entro i quali la quali-tà del prodotto risulta essere accettabi-le - secondo i criteri predeterminati - èpossibile programmare il sistema dicontrollo del processo in modo che, au-tomaticamente, esso scarti i pezzi per iquali i valori dei parametri di input nonsiano all'interno dell'intervallo prefissa-to. L'ingegnerizzazione del processo,basata sulla gestione delle commessecon criteri qualitativi e razionalizzazio-ne della produzione, permette di con-trollare automaticamente ed in remotoil raggiungimento dei due principaliobiettivi:1. garantire la qualità e i requisiti mec-

canici del Prodotto;2. abbassare i Costi di produzione.

I benefici di questo approccio sonomolteplici e rappresentano la sintesimassima del processo di innovazioneche le aziende stanno già perseguendo.La metodologia può essere agevolmentetagliata sulle esigenze dell'azienda e siconsolida nel tempo, senza vincoli perl'integrazione con la struttura del siste-ma I.T. o i diversi PLC per la gestionedelle funzioni specifiche. Il livello diconoscenza e controllo dell'isola dipressocolata potrà essere condiviso coni diversi reparti produttivi, l'ufficio svi-luppo prodotto e il sistema di gestionedelle commesse.

Per ulteriori informazioni:Ing. Nicola [email protected]


MECHATRONICS: TECHNOLOGIESINTEGRATION TO WIN THE CHALLENGES OF THE FUTUREMiniaturization, efficiency, reliability andhigh performance of components are themain qualities required by industry to thetechnological progress. In this perspectivemechatronics can gain a key role inanswering these challenging requests, bycombining and integrating mechanic,electronic and computationaltechnologies. The meeting "Mechatronics: technologiesintegration to win the challenges of thefuture" aimed at the discussion ofmechatronics potential and its state of theart, thanks to the contribution ofimportant experts of the sector.

Organizzato congiuntamente dalConsorzio TCN e dal parco scientificoKilometrorosso, con il supporto diBrembo, si è svolto il 27 giugno scorso ilconvegno dal titolo "Meccatronica: inte-grazione di tecnologie per vincere le sfi-de del futuro". Il progresso tecnologico èguidato da una costante domanda di mi-niaturizzazione, flessibilità, efficienza,affidabilità e prestazioni dei componenti.Queste tendenze accomunano tutti i set-tori industriali, spaziando dalle applica-zioni automotive a quelle aerospaziali,dall'ingegneria medica, ai prodotti di lar-go consumo per la casa e il tempo libero.La capacità di rispondere alle complesseesigenze funzionali delle applicazionimoderne rappresenta la risorsa fonda-mentale per vincere le sfide del futuro.La meccatronica si inserisce eminente-mente in questo scenario, perché consen-te di soddisfare requisiti di altissimo li-vello, integrando sinergicamente le tec-nologie meccaniche, elettroniche ed in-formatiche. Si può ben dire, conseguen-temente, che non esista, oggigiorno, set-tore tecnologico in cui non siano imple-mentabili, con vantaggio, soluzioni di ti-po meccatronico. L'argomento è - sia sot-

to il profilo tecnico e della ricerca, chesotto quello dell'impatto industriale -estremamente vasto ed articolato. È sta-to scelto, conseguentemente, per il con-vegno un taglio particolare, e risponden-te al contesto in cui esso è stato organiz-zato: delineare, da un lato, le attese del-l'industria, nei principali settori di que-sta, e presentare, dall'altro, l'eccellenzadella ricerca italina. A rimarcare la speci-ficità dell'incontro, e la volontà di stimo-larne conseguentemente il dibattito, larelazione introduttiva è stata tenuta daAlberto Bombassei, Presidente dellaBrembo S.p.A., e Vicepresidente diConfindustria. Per il settore automobilistico ed aerospa-ziale il quadro generale è stato tracciatoda Filippo Zingariello (Motion Control,SKF Industrie S.p.A.). Noto come uno deimassimi esperti a livello mondiale, e par-ticolarmente attivo nell'ambito dellaComunità Europea, Filippo Zingariello hafornito e qualificato una visione di pro-spettiva dei sistemi meccatronici rispettoalla specificità delle applicazioni del set-tore. Il contributo della ricerca è statodelineato da Stefano Carabelli

(Laboratorio di Meccatronica, Politecnicodi Torino), che ha parlato di approccio in-tegrato per le architetture dei sistemimeccatronici con funzioni critiche, e daSergio Matteo Savaresi (Dipartimento diElettronica ed Informatica, Politecnico diMilano), che ha evidenziato il ruolo stra-tegico dei fornitori di componenti in re-lazione ai veicoli elettrici ed ibridi ed al-la centralizzazione dei sistemi elettronicidi controllo. A chiusura della sessione dedicata al set-tore automobilistico ed aerospaziale,Leonardo Maccapanni, e Guido Tomasoni(Gewiss), si sono posti, per conto del-l'uditorio, il quesito dell'impatto socialedella meccatronica, strutturando la con-versazione in modo da favorirne costrut-tivamente il dibattito. La sessione successiva del convegno èstata dedicata alla biomeccatronica, che,pure, prospetta una quantità di applica-zioni notevolissime. In quest'ottica,Arnaldo D'Amico (Istituto Sperimentaledi Acustica del CNR) ha parlato dellefrontiere delle tecnologie sensoriali.Andrea Remuzzi (Istituto Aldo Negri,Dipartimento di Bioingegneria) ha tratta-

Meccatronica: integrazione di tecnologieper vincere le sfide del futuroLa meccatronica consente di soddisfare requisiti di altissimo livello, integrando sinergicamentele tecnologie meccaniche, elettroniche ed informatiche. Questo il tema del convegno organizzatoil 27 giugno scorso dal Consorzio TCN e dal Parco Scientifico e Tecnologico Kilometro Rosso,con il supporto di Brembo.

Newsletter EnginSoft Anno 3 n°3 - 31to della meccatronica-bionica e delle pro-spettive offerte dall'evoluzione di questa.Fabio Previdi (Università di Bergamo), hadescritto come possano essere utilizzateneuroprotesi per la riabilitazione di pa-zienti paraplegici. Non è mancato il temadella domotica, che, seppure tutt'oggiancora molto da sviluppare, presenta pe-rò già interessanti realizzazioni. Ne haparlato Robarto Salis (Bticino, DivisioneMy-home), che, in materia, è una dellepersone di massima esperienza.Meccatronica significa, però, anche auto-mazione industriale. Di questo aspettohanno parlato Emanuele Carpanzano(CNR, Istutito di Tecnologie Industrialied Automazione), che ha prospettato unprogressivo passaggio dai robot alla 'fab-brica intelligente', e Francesco Iovane(Itia, CNR), che, in qualità di vice-presi-

dente della piattaforma europeaManufuture, ha prospettato la 'vision' eu-ropea, per quanto attiene all'industriamanifatturiera - ed in particolare quellaad alto valore aggiunto - cui la meccatro-nica può fornire contributi fondamentali.

Il convegno si è chiuso con una tavolarotonda, che, nelle intenzioni degli orga-nizzatori, doveva trattare di aspetti par-ticolari connessi alla meccatronica, qualequello dell'affidabilità e della sicurezza, edella stessa applicabilità delle soluzioni.Per questo sedevano al tavolo dei con-duttori esperti di settore. Di fatto la di-scussione è andata oltre questo tema, edha accolto contributi e considerazioni avario titolo complementari rispetto al te-ma principale, quali, ad esempio, quelliriguardanti l' informatica. Nel saluto con-

clusivo, gli organizzatori hanno, a nomedi tutti, espresso soddisfazione per laqualità dell'iniziativa, il cui successo èandato ben oltre le attese. Essi hanno an-che ricordato che la manifestazione se-gna l'ingresso del Kilometrorosso nel-l'azionariato del consorzio TCN, e quellodella Brembo nel network delle societàaffiliate al consorzio stesso: e questo asegnalare quanto importante sia la diffu-sione della cultura ed il trasferimentodelle conoscenze in settori d'avanguardiae di grande importanza per l'industria, te-ma che costituisce, appunto, la 'mission'del consorzio.

Per ulteriori informazioni:Sig.ra Mirella Prestinitel. 035 [email protected]

MINIMASTER IN MECHATRONICS Last June a mechatronic course was held inSangano, near Turin, for project designersbelonging to different sectors, likeautomotive, aerospace and manufacturingindustry. An introductive framework andgeneral principles were delivered with thehelp of Prof. Craig's lessons and practices,focusing on actuating systems, electronicand mechanic modelling, control theory andmeasuring technics. Apart from traditionallectures, some real case studies werepresented as efficient applicative examples,correlated with audiovisual material usedfor problem solving. The minimaster has been judged as a goodoccasion to improve the knowledge ofsimulation system functionalities,indispensable to understand mechatronicsphenomena.

Nel corso del mese di luglio si è svolto aSangano (TO) un corso intensivo sul temadella meccatronica, che ha visto in catte-dra il prof. Kevin Craig del RensselaerPolytechnic Institute di Troy, NY, USA.Il corso ha richiamato l'interesse di unaventina di progettisti provenienti dai piùdiversi settori dell'industria, quali aero-spaziale, automotive, trasporti e manifat-turiero.Obiettivo del corso era quello di trasferi-re ai partecipanti i principi generali checonsentono di manipolare una materiatanto vasta quanto delicata come la mec-catronica. Si è dunque spaziato dai ri-chiami di teoria dei controlli, ai sistemidi azionamento, dalle tecniche di misura,ai fondamenti della modellazione elettro-nica e meccanica.

Secondo le consolidate metodologiedel prof. Craig, il corso è statostrutturato alternando momenti dididattica frontale tradizionale conaltri di esercitazione al calcolatore.Questi ultimi sono stati particolar-mente utili per imparare l'approcciocorretto alla soluzione dei problemiaventi matrice meccatronica. Nellafattispecie, sono stati consideraticasi reali estrapolati dalla lungaesperienza del docente, per poterli

studiare ed analizzare secondo le nozioniapprese durante le lezioni. Le analisi so-no servite a modellare analiticamente isistemi per poi procedere alla formulazio-ne e messa a punto dei controlli più ido-nei a soddisfare le esigenze di caratterecinematico (posizionamento, traiettorie)e dinamico (stabilità). Il corso è stato in-tegrato anche da materiale audiovisivorelativo a soluzione di problemi di eleva-ta complessità che non sarebbe statopossibile affrontare direttamente nell'am-bito delle lezioni.

Nel complesso, il minimaster ha permes-so ai partecipanti di allargare le cono-scenze pregresse, soprattutto per quantoriguarda l'utilizzo di strumenti di simula-zione numerica, senza i quali la compren-sione dei fenomeni in un sistema elettro-meccanico è praticamente impossibile. Ilquadro delle tecniche apprese, il materia-le di supporto trasferito dal docente, co-sì come lo scambio di esperienze tra ipartecipanti, permettono di tracciare unbilancio molto positivo del minimaster inmeccatronica.

Per maggiori informazioni:Sig.ra Mirella Prestinitel. 035 [email protected]

Minimaster in Meccatronica

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