ANALISI FEM

Abbiamo cominciato la nostra analisi FEM partendo dalla scatola elettrica nella sua totalità, compresa di porte e altre forme complesse, ma il programma da noi utilizzato, Abaqus, ci ha dato problemi dovuti alla mancanza di memoria nel computer per poter eseguire tutti i calcoli necessari. Per ovviare a ciò  abbiamo partizionato la scatola nei punti più articolati, ma anche in questo modo abbiamo riscontrato problemi di tal genere.

A questo punto abbiamo optato per togliere le parti della scatola che durante il suo utilizzo verranno rimosse, come ad esempio le porte, eliminate per fare passare i fili elettrici; inoltre abbiamo eliminato anche altri dettagli complessi ma non sollecitati nei casi peggiori, come le sporgenze per tener saldi il coperchio e i dadi. Abbiamo tolto i raccordi per metterci in condizioni ulteriormente peggiori, dato che le parti a spigolo vivo risultano essere intensificatori degli sforzi.

Adottando questi accorgimenti finalmente siamo riusciti ad ottenere i risultati voluti, cioè gli sforzi di Von Mises e le deformazioni.

Abbiamo ripetuto la nostra analisi con vari passi di discretizzazione della mesh per vedere a che valori convergono gli sforzi.

Abbiamo utilizzato elementi tetragonali quadratici perché con gli Hex il programma non ci ha consentito di eseguire i calcoli; abbiamo inoltre preso passi di discretizzazione decrescenti a partire da 10, fino a che il computer ce lo ha permesso per mancanza di memoria.

Un altro errore del programma che ci ha impedito di ottenere tutti i risultati decrescenti cercati è stata l’eccessiva deformazione di alcuni triangoli, solo con specifiche dimensioni della mesh.

Si è voluto anche verificare che i rinforzi posti sulle scatole non sono indispensabili, in quanto queste ultime resistono ai carichi imposti anche senza tali elementi.

Le scatole elettriche da noi analizzate sono utilizzate in impianti di videocitofoni, poste con la dimensione maggiore in verticale. Il montaggio consiste in due passaggi, eseguiti in momenti successivi. Durante il primo viene creato un buco nella muratura e il fondo della scatola fissato con del cemento, fino a che questo non si solidifica. Per questo nell’analisi degli sforzi abbiamo supposto l’esistenza di un vincolo d’incastro sul retro della scatola.

Nel secondo passaggio viene riempito lo spazio tra la scatola e il muro con altro cemento, posto tutto intorno ad essa.

Ipotizzando che il foro creato nella parete dove dobbiamo murare la scatola sia più grande delle sue dimensioni, l’unico sforzo a cui sarà soggetto il contenitore sarà dato dal cemento; si verrà a creare una pressione di circa 1105 Pa sulla parete superiore della scatola. Tale risultato l’abbiamo ottenuto dividendo la forza peso del cemento per l’area su cui esso grava.

La forza peso è uguale al prodotto della massa per l’accelerazione gravitazionale, mentre la massa è data dalla densità del cemento ( 2250 kg/m^3 ) moltiplicato  per il volume ( 45x50x123mm ), nell’ipotesi approssimativa che ci siano addirittura 5 centimetri di gioco tra il muro e il nostro contenitore.

Successivamente abbiamo pensato che il buco nel muro potrebbe essere più piccolo, in direzione verticale oppure orizzontale, delle dimensioni della scatola; questo implicherebbe una deformazione imposta di 10 mm, applicata dall’operatore che dovrà inserire la scatola nel muro, con direzione rispettivamente perpendicolare alle facciate superiore e inferiore, o laterali.