FEMtools Framework

FEMtools Framework (FtF) è un ambiente interattivo multifunzione per lo sviluppo rapido, l’integrazione, l’automazione e la personalizzazione di applicazioni ingegneristiche avanzate (RADE). Framework include strumenti come interfacce per importare/esportare dati CAE e sperimentali, strumenti per la gestione del database, gestione di parametri e risposte, visualizzazione grafica di modelli e risultati, un linguaggio di scripting e una libreria di funzioni API per la programmazione avanzata.
In aggiunta, FtF include una libreria di elementi finiti standard, solutori per analisi lineare statica, analisi modale reale e complessa, risposta armonica e risposta in frequenza.
In alternativa, possono essere facilmente integrati con FtF e pilotati all’interno del processo di analisi solutori commerciali quali MSC.Nastran, ANSYS, I-Deas, ABAQUS o codici sviluppati in casa, o applicativo quali Excel o MATLAB.
Una caratteristica unica di FEMtools Framework è l’integrazione con dati derivanti da test sperimentali statici o dinamici.
Questa piattaforma CAE aperta e flessibile è utilizzata dagli analisti per integrare i loro strumenti e creare applicazioni che soddisfino i bisogni specifici di ogni industria.

FEMtools Framework è utilizzato da Dynamic Design Solutions per lo sviluppo delle proprie soluzioni per l’integrazione CAE-Test per validare, aggiornare e raffinare modelli ad elementi finiti. Un numero crescente di partner stanno lavorando per integrare i loro strumenti o svilupparne di nuovi in maniera da sfruttare al meglio l’infrastruttura del Framework. Questo è un approccio più efficiente ed economico che sviluppare nuovi applicativi partendo da zero.
Alcuni esempi dei progetti in fase di sviluppo sono l’integrazione di solutori per analisi acustica, strumenti per l’analisi modale, sintesi di strutture, identificazione delle proprietà dei materiali partendo da test vibrazionali, trasferimento di risultati tra modelli con griglie incongruenti.

Come applicativo stand-alone, può essere utilizzato come utilità per la gestione, la traduzione, la trasformazione e la visualizzazione di dati derivanti dal test e dalla simulazione. Possibili applicazioni:

Trasformazione di dati – normalizzazione, espansione, riduzione, …
Pre e post-processing di dati CAE e sperimentali


Programmazione di applicazioni (FBScript) utilizzando dati ad elementi finiti o sperimentali


Traduzione di dati – Conversione di mesh ad elementi finiti, risultati FEA o dati sperimentali da un formato ad un altro


Integrazione CAE – Piattaforma software neutra, analisi statiche, modali e dinamiche personalizzate. Importazione di mesh ad elementi finiti e utilizzo della libreria di FEMtools per il calcolo delle matrici di elemento. Quindi utilizzare il solutore di FEMtools o uno esterno per calcolare la risposta o gli autovalori del modello.

Interfacce dirette verso dati esterni

FEMtools Framework è un proramma aperto che può essere integrato naturalmente in un ambiente CAE esistente. Sono disponibili traduttori bi-direzionali con i formati FEA e sperimentali più diffusi (NASTRAN, ANSYS, I-DEAS, ABAQUS, Universal File, etc.) e con altri software commerciali come MS Excel e MATLAB. Questi traduttori sono diretti e non hanno limitazioni sulla dimensione del modello FEM. Nuove interfacce possono essere realizzate facilmente utilizzando il linguaggio FEMtools Script.

Visualizzazione dei dati

I dati vengono visualizzati utilizzando grafica 2D e 3D interattiva. Funzioni, tabelle, risultati scalari e vettoriali sono visualizzati tramite curve, matrici e grafici sulla mesh. La grafica OpenGL offre ottime qualità visiva e performance, sfruttando al massimo le prestazioni delle piattaforme hardware per l’ingegneria di nuova generazione:

• Visualizzazione simultanea di finestre multiple

• Visualizzazione dinamica (rotation, pan and zoom)

• Rendering grafico OpenGL

• Visualizzazione tramite mappature colorate e vettori colorati

• Grafici animate sovrapposti o affiancati

• Esportazione dei grafici in formato Postscript o Bitmap

• Selezione interattiva di nodi ed elementi con il mouse
  

Le forme animate possono essere utilizzando il formato AVI (su Windows) o come una serie di file bitmap (Unix e Windows). I file AVI possono essere importati direttamente in software di presentazione (per esempio MS PowerPoint).

Interfaccia utente interattiva

FEMtools è strutturato tramite una interfaccia di menu personalizzabile, il linguaggio FEMtools Command e il linguaggio FEMtools Script.
L’interfaccia grafica è attraente per gli utilizzatori nuovi o saltuari, quando si tratta di editare tabelle o visualizzare grafici. L’utilizzatore può navigare attraverso i diversi menu per avere una visione delle capacità del software e sperimentare facilmente i diversi comandi.
Il linguaggio FEMtools Command è per utilizzatori più avanzati che preferiscono digitare i comandi sulla linea di input della console. Questa modalità è spesso la più veloce per eseguire procedure standard, o eseguire degli script personalizzati.
Una volta che la procedura diventa più complessa, necessita sviluppi ulteriori o deve essere ripetuta spesso con piccole modifiche, l’utilizzo del linguaggio FEMtools Script è l’approccio più efficiente.
Per la generazione di report, gli utilizzatori della versione Windows possono beneficiare dei comandi Copia e Incolla per trasferire testo e grafica tra FEMtools e altre applicazioni come Word, Excel o PowerPoint attraverso la Windows Clipboard.
Spesso l’utilizzatore vuole ripetere i comandi eseguiti tramite l’interfaccia grafica su un altro database, o semplicemente tenere traccia di tutte le azioni necessarie per raggiungere un obiettivo. FEMtools registra tutte le azioni in un file journal che può essere editato e riutilizzato come script di comandi.

Analisi FEM Integrata

Se il database di FEMtools contiene la descrizione completa del modello ad elementi finiti, l’utilizzatore può importare le matrici di massa e rigidezza, deformate statiche, forme modali reali e complesse o FRF. In alternativa possono essere utilizzati sia la libreria di elmenti che i solutori interni. Pilotare solutori esterni come MSC.Nastran o ANSYS è completamente automatizzato utilizzando gli script.
FEMtools può sintetizzare FRF tra qualsiasi combinazione di gradi di libertà del modello FE sovrapponendo i modi analitici o sperimentali. Spostamenti, velocità e accelerazioni in funzione di carichi armonici nodali o pressione possono essere calcolati utilizzando modelli di smorzamento viscoso, strutturale o modale.
Le forme modali sperimentali sono estratte vengono ottenute tramite Funzioni di Risposta in Frequenza (FRF) utilizzando l’estrazione dei parametri modali disponibile in molti software sperimentali sviluppati da terze parti. E’ possibile re-sintetizzare l’FRF sperimentale dalle forme modali e comparare i risultati con le misurazioni originali. Re-sintetizzare l’FRF una maniera per ripulire le misurazioni e verificare l’estrazione modale. Inoltre si raccomanda di utilizzare FRF “smoothed” per la correlazione e l’updating basato sulla Risposta in Frequenza.

FEMtools Script Language

FEMtools Script è il linguaggio di programmazione integrato in FEMtools, progettato avendo in mente intorno ai bisogni dell’analista FEA. Il linguaggio offre molti comandi avanzati ma è basato su una sintassi standard facile da apprendere (Basic).
I menu e le barre di comando possono essere personalizzate per fornire accesso ai tuoi comandi e funzioni. FEMtools Script rende la scrittura di applicativi FEA facile e divertente, consentendo all’analista di concentrarsi sulla soluzione.
FEMtools Script offre:

• Finestra per editare gli script – Gli script di FEMtools possono essere modificati ed eseguiti da una finestra editor integrata, che colora comandi, funzioni, variabili, commenti, etc. Questo facilita lo sviluppo e il debugging degli script. Gli script possono essere creati ed eseguiti direttamente dallo Script Editor.

• Programmazione matematica – Funzioni avanzate per la programmazione matematica, operatori matriciali, numeri complessi, etc.

• Supporto di matrici sparse

• Espressioni matematiche regolari

• Programmazione dell’interfaccia grafica

• Automazione OLE/Active X

• Controllo degli errori

• Documentazione on-line – Accesso a tutta la documentazione sulle funzioni attraverso l’help on-line di FEMtools. Esempi di codice possono essere incollati direttamente sui tuoi programmi.

FEMtools API Function Libraries

• Oltre 240 funzioni API per l’accesso al database, l’analisi, il controllo del processo, la programmazione dell’ambiente grafico e la gestione della licenza.

• Funzioni per lanciare e controllare esegubili esterni ramite ActiveX/OLE automation (ambiente Windows).

• Accesso a tutti i componenti disponibili nei diversi moduli di FEMtools (esempio: interfacce FEM e Test, grafica, strumenti per analisi di correlazione, analisi di sensitività, etc.)

Funzioni per l’automazione OLE

Il linguaggio FEMtools Script sfrutta la potenza dell’automazione OLE per estendere le capacità di FEMtools su piattaforma Microsoft Windows. Ci sono potenzialmente molte applicazioni con le quali utilizzare i servizi OLE. Immagina semplicemente come poter interagire con, ad esempio, le applicazioni Microsoft Office per utilizzare Word per scrivere i report, PowerPoint per fare le presentazioni ed Excel per post-processare le tabelle di FEMtools come foglio di calcolo.
Inoltre è possibile estendere le funzioni matematiche di FEMtools Script facendo uso intensivo delle funzioni matematiche e grafiche che sono fornite con ambienti di programmazione generali come MATLAB e le sue toolbox specialistiche. Utilizzando gli oggetti MATLAB è possibile utilizzare tutte le funzioni MATLAB da dentro i programmi FEMtools Script.
Ci sono numerosi programmi ad elementi finiti che sono stati riscritti il sistema operativo Windows, e supportano modelli ad oggetti. L’interfaccia tra FEMtools e questi programmi FEA può essere basata tramite automazione OLE.
Utilizzando l’automazione OLE, è possibile integrare strumenti esterni con i programmi FEMtools Script senza che l’utilizzatore si accorga di utilizzare, per esempio, Microsoft Word o MATLAB. Questa possibilità ha un grande potenziale per incrementare la potenza, l’efficienza, la velocità e la facilità d’uso dei tuoi programmi.