Ci è stato chiesto di dimensionare l’albero di una turbina da 6 MW con più di 700 condizioni di carico da analizzare in funzione della velocità del vento e delle condizioni di esercizio. L’implementazione della verifica a fatica ha inoltre tenuto conto della tipologia di componente analizzato, poiché la normativa prevedeva differenti criteri a seconda che si trattasse di un forgiato, di una lamiera o di una saldatura.

Da subito era chiaro che il classico calcoletto, con forze e vincoli per ottenere lo stato tensionale e gli spostamenti, non fosse percorribile. Abbiamo quindi sviluppato una procedura automatica completa che, partendo dalla griglia di calcolo, svolgesse in maniera automatica le seguenti operazioni:

- Applicazione delle condizioni al contorno
- Applicazione dei carichi
- Lancio della simulazione
- Estrazione dei risultati
- Verifica a fatica in ogni nodo del dominio

I risultati sono stati poi presentati al cliente con mappe di danneggiamento colorate, in modo che emergessero chiaramente le zone più critiche e fosse semplice identificare modifiche migliorative. L’attività di riprogetto svolta in collaborazione con il cliente ha permesso di modificare la geometria dell’albero e di altre parti in modo da estenderne la vita a fatica.

Tre sono i suggerimenti da non dimenticare:

1. sviluppare procedure automatiche:, il loro sviluppo è molto time-consuming all’inizio, ma nel tempo il risparmio in termini di qualità del lavoro e tempi di calcolo è inestimabile;
2. valutare il grado di dettaglio corretto per ogni parte del modello, in modo da non avere griglie con un numero eccessivo di elementi;
3. fare sempre attenzione ai dettagli: a titolo di esempio, nella analisi descritta, per simulare nella maniera più aderente alla realtà i cuscinetti, questi sono stati modellati come molle non lineari, cioè non resistenti a trazione.

E sempre tre sono gli errori da evitare:

1. credere “incondizionatamente” alla simulazione senza controllare i risultati con calcoli “a mano”;
2. provare a gestire grandi quantità di dati in maniera non automatica;
3. generare modelli computazionalmente troppo onerosi.

Nel condurre questa attività abbiamo certamente fatto affidamento sull’impiego di strumenti avanzati ma è la nostra esperienza di progettisti che ci ha permesso di concludere con successo il lavoro.