Ingegneria strutturale computazionale. Calcolo automatico di strutture meccaniche

Sono passati ormai più di diciotto anni dall’uscita di La Progettazione Strutturale con il Calcolatore e quindici dalla pubblicazione di Tecniche Avanzate di Progettazione Strutturale. Da allora non è che le cose in questo ambito siano cambiate poi molto: certo, i codici si sono evoluti insieme alla potenza di calcolo e oggi si possono risolvere modelli di dimensioni enormi senza grossi problemi. In particolare la tendenza sembra essere quella di ricorrere alle soluzioni non lineari, anche quando magari non sia strettamente necessario, principalmente perché è più semplice, e sembra paradossale detto da uno che ha fatto in tempo a scrivere i file di input a mano, copiando le coordinate dei nodi dopo aver disegnato la mesh su un foglio di carta millimetrata, lasciare al pre-processore il compito di meshare tutte le parti di un assieme (con i relativi contatti) piuttosto che estrarre la parte di interesse e semplificare, cum grano salis, le sue condizioni al contorno. Più semplice e anche più veloce, vista appunto la rapidità con cui i calcolatori di oggi possono svolgere le iterazioni richieste da un calcolo non lineare, grazie anche alla parallelizzazione del processo su più CPU. Da una decina di anni a questa parte ho cominciato a sentire l’esigenza di riprendere entrambi i lavori e rivisitarli, anche pesantamente, per renderli più attuali; ho tuttavia sempre faticato a cercare il momento giusto di farlo, rendendo sempre più grande, mano a mano che il tempo passava, il divario tra la modernità, sempre in evoluzione, degli approcci al calcolo delle strutture e quanto riportato in quei due testi. Poi però ho sempre anche considerato, magari con l’occhio di un giudice vagamente parziale, che i contenuti dei due libri trattano comunque le basi per un approccio “sano” al calcolo automatico e che quelle basi non sono cambiate né possono cambiare. E allora, che fare? Ho pensato che la cosa migliore fosse innanzitutto unire i due testi in uno solo, separandolo in due parti, per mantenere una sorta di distinzione tra calcolo “basico” e calcolo “avanzato” e di conseguenza spostare alcuni argomenti dal secondo volume al primo, raggruppandoli nella prima parte di questo libro; poi, basandomi sulla principale critica a La Progettazione Strutturale con il Calcolatore con cui mi si contestava di aver messo al Capitolo 1, subito, equazioni algebriche, matriciali e alle derivate parziali, correndo il rischio di scoraggiare anche il lettore più volenteroso, ho deciso di spostare quel contenuto nell’Appendice A. Ho aggiunto maggiori dettagli per il calcolo a fatica, allargato il discorso sui materiali compositi, approfondito l’aspetto relativo all’ottimizzazione strutturale, ampliato la trattazione sulle verifiche (anche oltre il limite elastico), inserito il comportamento dei materiali iperelastici, migliorato l’esposizione sulla dinamica e introdotto la simulazione del danno nei materiali; inoltre, per quanto l’intento di base di non fare riferimento a uno specifico software rimanga valido, ho deciso di rifare tutti gli esercizi trattati nei due volumi con un solo codice di calcolo e un solo pre/post processore, e di seguire questo approccio anche per gli esercizi nuovi: questa è stata la parte che ha richiesto più tempo, ma ha anche consentito di dare un aspetto grafico, soprattutto in termini di risoluzione delle immagini, più attuale. L’ultima novità, che si sposa con le opportunità offerte dall’Information Technology, riguarda la possibilità di scaricare le animazioni di alcuni degli esempi riportati, collegandosi al sito della società di consulenza, attiva dal Settembre 2013, di cui sono fondatore, titolare e direttore tecnico: a tal fine una pagina del volume riporterà i relativi link e le didascalie delle figure a cui si accompagnano le animazioni saranno stampate in blu. E togliere qualcosa?, mi sono chiesto. Non mi pareva ci fosse molto da eliminare visto che, come detto prima, le basi sono basi e senza quelle non si costruisce niente. Forse l’Appendice A di La Progettazione Strutturale con il Calcolatore, che trattava di tecniche di soluzione, poteva essere eliminata perché oggi l’utente, anche avanzato, non è praticamente mai chiamato a decidere quale metodo numerico usare per risolvere le equazioni dei suoi modelli. Tuttavia ci ho ripensato, perché anche quelle sono basi e magari qualcuno è interessato, e allora quel contenuto rimane anche qui, all’Appendice C. Infine ho tenuto anche le due introduzioni ai due volumi, rispettivamente di Rory Byrne e di Luca Marmorini, perché mi aveva fatto enorme piacere averle a quei tempi e mi fa enorme piacere averle pure qui. Che volete farci, soffro di nostalgia. Buona lettura. Claudio Gianini