NAFEMS - Le Tecnologie di Simulazione Numerica e l'uso corretto dei codici di calcolo

Intervista a Giuseppe Miccoli, Presidente NAFEMS Italia

Le Tecnologie di Simulazione Numerica e l’uso corretto dei codici di calcolo sono ormai elementi fondamentali per l’ingegneria moderna; le industrie più avanzate investono in tecnologie CAE, FEM, FEA e CFD in quanto strumenti essenziali nel campo della ricerca, della simulazione, della prototipazione e dell’ottimizzazione.
NAFEMS è un’associazione internazionale indipendente e non a fini di lucro con l’obiettivo specifico di ‘promuovere l’uso sicuro ed affidabile degli elementi finiti e relative tecnologie’, cioè far conoscere i vantaggi che l’applicazione delle metodologie di simulazione e prototipazione virtuale può fornire alla comunità scientifica che si occupa di analisi ingegneristica ad ampio spettro.

Ingegner Miccoli, come e dove nasce NAFEMS?
Fondata nel Regno Unito all’interno del National Engineering Laboratory, NEL come Agenzia Nazionale per gli Standard e il Metodo a Elementi Finiti, in un periodo in cui l’uso crescente del FEA da parte di utenti anche incompetenti era motivo di preoccupazione, NAFEMS è oggi un’associazione che vive grazie alle sottoscrizioni dei suoi soci.
Per tracciare un po’ di storia dell’associazione, ci si deve rifare alla fine degli anni ’70 ed inizio anni ‘80, quando le potenzialità dell’informatica erano diventate sempre di più largo accesso e l’industria cercava sempre più di risolvere problemi ingegneristici di ordine pratico, impiegando le tecniche di analisi a elementi finiti.
Ciò costituendo, tuttavia, motivo di preoccupazione, in quanto la precisione dei metodi e l’implementazione dei codici necessitavano di una verifica, affinché i risultati potessero essere utilizzati in modo proficuo.
A seguito di una lunga lobbying da parte dell’industria e del mondo accademico, il Ministero dell’Industria e del Commercio del Governo di Sua Maestà del Regno Unito (DIT) fondò e finanziò un progetto all’interno del National Engineering Laboratory, NEL con sede a East Kilbride, in Scozia, allo scopo di affrontare il problema.
Come risultato di tutto ciò, la National Agency for Finite Element Method and Standard, subito abbreviata con l’acronimo NAFEMS, fu fondata nel 1983 quale gruppo di competenza speciale e con l’obiettivo specifico di ‘promuovere l’uso sicuro ed affidabile degli elementi finiti e relative tecnologie’.
Dopo sette anni di finanziamenti da parte del Governo del Regno Unito e supporto dei partner industriali, NAFEMS dal 1990 si configura come una associazione indipendente non a fini di lucro e sostenuta dai suoi iscritti.
Attualmente NAFEMS costituisce il riferimento internazionale più importante per le tematiche suddette e nei più differenziati settori ingegneristici della simulazione, coprendo sia prodotti che processi.
Dalla sua fondazione nel 1983, le sottoscrizioni continuano ad aumentare regolarmente, superando oggi il numero 1000 e distribuite in 50 differenti paesi, compresa l’Italia. I suoi Steering Committees nazionali sono attivi nel Regno Unito, in Germania con Svizzera ed Austria, in Nord America, Italia, India, Francia, Spagna e Portogallo e in quattro paesi nordici, cioè Danimarca, Finlandia, Norvegia e Svezia, col compito di coordinare le attività locali e l’interazione con i propri iscritti.

Come opera NAFEMS e quali sono gli strumenti che offre per la validazione dei software e dei modelli di calcolo?
Dal punto di vista organizzativo, NAFEMS è gestita da un Consiglio Direttivo, uno Staff amministrativo, gli Steering Committees nazionali di cui si è già parlato e i Gruppi Tematici, o Working Groups, attualmente in numero di 14 e costituiti da più di 300 soci NAFEMS fra i quali ricercatori, accademici, consulenti nei vari settori ingegneristici, venditori e sviluppatori di codici di calcolo.

Una della principali finalità di NAFEMS consiste nell’identificare le necessità, anche di formazione, presenti in tutta la comunità scientifica e prestare grande attenzione agli interessi emergenti. I Working Groups individuano queste aree di interesse e, conseguentemente, si occupano dello sviluppo, produzione e diffusione di nuovo materiale tecnico e formativo, assicurando che la ‘visione’ di NAFEMS evolva in linea con le necessità della comunità scientifica.
NAFEMS ha avuto, poi, il pregio di codificare i benchmarks, ovvero i test da condurre sui software di calcolo FEM per testare la correttezza del codice e per migliorare le abilità dell’utente sia nella capacità di condurre analisi strutturali numeriche che di migliorarsi nell’utilizzo del proprio codice di calcolo.
I migliori software di calcolo internazionali utilizzano i Benchmark di NAFEMS come casi prova nei loro Manuali.
NAFEMS, oltre alla stampa della sua rivista trimestrale “benchmark”, dispone di una notevole produzione editoriale di testi che raccolgono benchmark su vari ambiti applicativi (stress analysis, CFD, termica, analisi non-lineari, ecc.), una collana di Linee Guida per il corretto uso delle analisi FEM (“How-to”, Primer, ecc.), una collana di libri (“Why-do”) che permettono una rapida introduzione ad ogni singolo campo applicativo delle analisi FEM, numerose pubblicazioni sul Controllo di Qualità e le corrette Procedure da seguire nel campo delle simulazioni numeriche.
NAFEMS è, per questo motivo, considerata un riferimento internazionale nel settore della Verifica e Validazione sia dei software che dei Modelli di Calcolo.
NAFEMS ha, inoltre, istituito un Registered Analyst Scheme, un Registro di analisti che sono qualificati a condurre analisi numeriche per la Progettazione strutturale, la Simulazione virtuale e la Verifica di Prodotto. Questo Registro Internazionale permette all’industria (sia meccanica che civile) di riconoscere gli operatori in possesso di alti standard di qualità, garantiti da una formale qualificazione da parte di un organismo indipendente quale è NAFEMS.
L’attività di formazione, aggiornamento sui codici e loro applicazioni, interscambio di esperienze e conoscenze nei vari settori scientifici ed aree tematiche viene perseguita da NAFEMS anche mediante l’organizzazione di seminari, corsi, workshops, conferenze internazionali e nazionali, progetti Europei e una vasta attività di diffusione on-line, per le quali si rimanda al sito www.nafems.org.

Quali sono le iniziative a breve termine di NAFEMS Italia nel settore dell’ingegneria civile?
NAFEMS Italia ha recentemente iniziato una serie di attività a supporto del mondo AEC (Architectural-Engineering-Construction) al fine di avvicinare gli ingegneri civili strutturisti alle corrette pratiche di simulazione numerica. Questa attività risulta di estrema attualità viste le complessità dei calcoli numerici richieste dalle normative italiane (NTC 2008) ed europee (Eurocodici) sia per l’introduzione degli Stati Limite, che per l’obbligatorietà dell’analisi sismica, come pure per la diffusione dell’approccio “Performance Based” il quale richiede spesso analisi numeriche sofisticate. Per tale motivo NAFEMS ha collaborato con un proprio associato, CSPfea s.c., nella realizzazione del Corso di Formazione per Professionisti “Dall’ingegnere all’analista qualificato” che si terrà a Bologna in 6 giornate distribuite durante l’anno 2012.

Cosa sono i Working Group, quali operano in Italia?
Come brevemente già sottolineato prima ed in pieno spirito anglosassone, i WG sono costituiti da associati NAFEMS, ingegneri e tecnici di chiara fama ed in possesso di alte competenze. Provengono, generalmente, da Società di Ingegneria, Università, Industria, case software. Tali WG lavorano su specifiche tematiche applicative e sviluppano Linee Guida, Manuali di Buona Pratica, Benchmarks che prima di essere pubblicati sono soggetti ad un rigoroso processo di peer review.
In questa ottica e presa visone delle necessità attualmente esistenti nel settore dell’ingegneria civile, NAFEMS Italia ha deciso di istituire un WG sull’Analisi Sismica, sinora assente, proprio per approfondire le complesse tematiche legate alle analisi numeriche in questo campo. Non si incomincia da zero, essendo già operativo un WG sull’analisi geotecnica ed essendo già stato recentemente pubblicato il testo “How-to Seismic Analysis”.
Come gli altri, anche questo Working Group sarà internazionale, ma coordinato dall’Italia.