Modellazione strutturale multi-livello utilizzando un codice FEM commerciale

The thesis deals with the development of a multi-level structural analysis methodology using a commercial FEM code. The global/local method is proposed to investigate the overall behaviour of the structure as well as local nonlinearities occur within a small area, using two separeted models with different level fidelity: (1) relatively simple global model of the entire structure, (2) local model with material's detailed description. The local level allows to add the datailes that are not included in the higher level and to update the global elements due to local effects. The analysis of the models are performed separately and consequently, in an interative process, with two-way information exchange beetwen the models. The FE software used is Abaqus. In particular, the global/local procedure is realized by the coding of the User Subroutine. The method is applied to a holed plate, through the manual modelling of the two models: the local model contains the plastic effects due to the geometric discontinuity (von Mises plasticity), instead the remaining part of the structure is considered elastic. The methodology is a first step to the development of a complete global-local method that allow the automatic modelling of the structure's critical areas in complex applications to analyze different problems, for example the progressive damages, plasticity, fractures.

La tesi tratta lo sviluppo di una metodologia di analisi strutturale multi-livello utilizzando un codice ad elementi finiti commerciale. La tecnica global/local sviluppata si propone di studiare il comportamento complessivo della struttura, tenendo conto di fenomeni non-lineari che si verificano in una regione ristretta, attraverso l'utilizzo di due modelli separati con differenti livelli di dettaglio: (1) modello globale dell'intera struttura, relativamente semplice, (2) modello locale contenente la descrizione dettagliata del materiale della regione considerata. La presenza del livello locale consente di aggiungere alla modellazione dei dettagli che nel livello superiore non sono presenti ed è in grado di aggiornare gli elementi globali per tenere conto degli effetti locali. Le analisi sui rispettivi modelli sono eseguite separatamente e consecutivamente, realizzando un processo iterativo di scambio di informazioni nelle due direzioni. Il codice a elementi finiti utilizzato è Abaqus. In particolare, per la realizzazione della procedura global/local si è fatto utilizzo delle User Subroutine. Il metodo è stato applicato ad una piastra forata, attraverso la modellazione manuale dei 2 modelli: il modello locale contiene la descrizione dei fenomeni plastici nella regione situata in prossimità della discontinuità geometrica (plasticità di von Mises), invece la restante regione è considerato elastica. La metodologia rappresenta un primo passo verso un'implementazione global-local più completa in grado di modellare automaticamente le regioni critiche della struttura ed essere utilizzata in applicazioni complesse, per lo studio di diversi problemi, per esempio il danneggiamento progressivo, la plasticità, le fratture.