Mostrando entradas con la etiqueta Code_Aster. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta Code_Aster. Mostrar todas las entradas

viernes, 18 de septiembre de 2020

CAE LINUX

El paquete CAE LINUX es una distribución personalizada de Linux Xubuntu, en la que se incluyen además del sistema operativo Linux, un paquete muy completo que incluye las últimas versiones de software libre (GPL - Gnu Public Licenses) de programas de ingeniería, ofimática, edición de imagen, productividad, etc.


El paquete CAE Linux es gratuito, pudiendo descargarse libremente en la página oficial de CAELinux. Está desarrollado por ingenieros y científicos apasionados por el código abierto con el objetivo de popularizar el uso de códigos libres / de código abierto en la investigación básica y aplicada.

Los requisitos para instalar CAE LINUX son 25 Gb para la partición raíz '/', pero se recomiendan 40-70 Gb. Y también se recomienda una partición Swap de al menos 2 a 8 Gb. Aunque todos los métodos de instalación deberían funcionar bien, si lo domina, generalmente se recomienda la partición manual.

CAELinux 2018 se basa en Xubuntu 16.04.5 con todos los parches recientes, y contiene todo el software familiar que espera de CAELinux: Salome-Meca 2018, Code-Aster 13.4 MPI, Code-Saturne 5.04, OpenFOAM 4 con HelyxOS GUI, Calculix 2.13 con GUI de CalculixLauncher, Freecad 0.17, Elmer, GMSH y muchos más.



También encontrará todos los asistentes GUI personalizados para preparar proyectos de simulación para Aster, OpenFOAM y Code-Saturne.



CAELinux también incluye todo lo que necesita para la programación: Python / Scipy con Spyder, C / C ++ / Fortran con compiladores Geany y GNU, y una plétora de herramientas de modelado matemático como Octave, Scilab, Maxima, R, por ejemplo.



También encontrará todo lo que necesita para microcontroladores, diseño electrónico y creación de prototipos con Arduino, Kicad y PCB calculator.



Dispone también de aplicaciones CAM que permiten la creación de prototipos CNC, Para la realización de prototipos con impresión y fresado 3D. Dispone de aplicaciones como Camotics, Pycam y Slic3r y otros preprocesadores de código G para la creación de prototipos CNC.

El paquete completo LibreOffice le permitirá abrir y trabajar con cualquier documento de texto, hoja de cálculo y pdf, que necesite para elaborar sus proyectos e informes.


Están incluidos también programas de edición gráfica y multimedia, como el Gimp, Inkscape, LibreCAD, FreeCad, entre otros.



 No faltan las aplicaciones más comunes de navegación y comunicación a través de Intenet.

El listado de programas CAD, CAE Y CAM que están incluidos en Cae Linux 2018 se muestran en la siguiente tabla:

Software

Use

Documentation

Salome-Meca 2018.1

3D CAD,Meshing
Post Processing,
Multiphysics FE analysis

- HTML doc accessible inside the application
- Tutorials in /opt/caelinux/docs
- many video tutorials on Youtube

Code Aster v13.4

multiphysics FE analysis

- documentation available from within AsterStudy.
- English doc (automatic translations) are available online at
http://www.code-aster.org/
- Tutorials in /opt/caelinux/docs and on the wikis at caelinux.org
- Many video tutorials on Youtube

Impact 0.7.06.40

explicit FE dynamics

- Documentation available from the interface
- Examples in installation directory

OpenFOAM
v4.1.2

Helyx OS GUI

multipurpose CFD oriented solvers

- Examples & tutorials in /opt/openfoam4
- Many tutorials on Youtube
- Please note that other versions are also available but this version was selected for its compatibility with Helyx OS GUI

Elmer FEM solver &  ElmerGUI

multiphysics FE package

- Documentation and Examples at http://www.csc.fi/english/pages/elmer

- CAELinux Wiki Tutorials :   http://caelinux.org/wiki/index.php/Doc:CAETutorials

CalculiX 2.13 &
CalculiX Launcher 0.32

pre-post & multiphysic FE solver, Abaqus-like
syntax,
standalone or used through
CLCX Launcher GUI

- Examples & misc tools and Documentation in CalculixLauncher GUI
- mesh converter from within Calculix Launcher or using /opt/caelinux/unv2abaqus.py (from UNV to INP)

Code-Saturne 5.0.4

 3D CFD solver

- Documentation in installation directory, use 'code_saturne info --help' command to display help
- tutorial in /opt/caelinux/docs
-Online tutorial :
https://www.youtube.com/watch?v=2caHYngtTmM

GMSH 3.0.6

Scriptable & general purpose geometry modelling, meshing and post processing

- tutorials & demos on http://geuz.org/gmsh/

Gerris flow solver

2D / 3D  CFD solvers based on automatic octree mesh refinement

- examples & tests at http://gfs.sourceforge.net

MBDyn 1.7.3

- multibody dynamics
- comes with a Blender interface
- animation of results with easyanim

- Documentation & examples in installation directory
- use 'mbdyn2easyanim.sh' & 'EasyAnimm' for visualization

Octave GUI

MATLAB compatible mathematical programming

- Help available from within the octave shell, with the 'help' command

Scilab

Matlab/Simulink-like mathematical programming environment

- Help, examples, demos available from within the Scilab GUI

wxMaxima

Maple like symbolic computing environment

- Help, examples, demos available from within the wxMaxima GUI

R and RKWard

Mathematical modelling & statistics (similar to S-Plus)

 - Help available from within the RKWard interface

Paraview 3.10.2

general purpose 3D visualization software

- Basic help in OpenFOAM documentation

CAD Applications:

LibreCAD, FreeCAD,
SagCad

2D CAD programs:

SagCad & LibreCAD

3D parametric CAD:

Freecad (+embedded Openscad)

Documentation available on the web

CAM Applications:

PyCam , Camotics, Dxf2Gcode,
Inkscape Gcodetools plugin,
GCAM,
cadpy,
FlatCAM, F-engrave

Pycam is a 2D/3D CNC gcode generator from DXF/SVG/STL files

Camotics is a CNC milling simulator for verification of the generated Gcode

GCAM is a 2.5D milling Gcode generator

Dxf2code, Gcodetools, cadpy are 2D milling / routing gcode generators , also suitable for PCD isolation milling.

Documention on respective websites

3D printing:

Slic3r

Slic3r is a powerfull, open source 3D printer slicer

Documentation on the web

Tetgen 1.5

3D mesh generator

 - on the web http://tetgen.berlios.de/
- free for non commercial use, else request permission to the authors

ITK-Snap 1.6
custom JC version

3D biomedical image processing and segmentation

- on the web http://www.itksnap.org

ImageJ

Scientific image processing & analysis

- on the web http://rsbweb.nih.gov/ij/

Aero foil simulation:
javaprop, javafoil, XFLR5

Airfoil & Propeler & Airplane simulation / optimization tools

- in installation directories

 

CURSOS DE FORMACIÓN RECOMENDADOS:

Si necesita formación para aprender a manejar el siguiente software le recomendamos los cursos de Technical Courses, por su buena relación calidad - precio.


Los cursos impartidos por Technical Courses están especialmente valorados por las empresas y estudiantes, por los siguientes motivos:
  • Ponen a disposición de los estudiantes conocimientos a "nivel experto" por medio de cursos de corta duración que le permitan compatibilizarlos con una jornada laboral normal.
  • Proporcionan a los alumnos la disponibilidad de realizar el curso en cualquier horario para mejor aprovechamiento de su tiempo. Los cursos está disponibles las 24 horas del día de lunes a domingo.
  • Disponibilidad para realizar el curso desde cualquier lugar del mundo, con tan solo disponer de acceso a internet.
  • Proporcionan cursos a costes razonables que los hacen asequibles para estudiantes con limitados recursos económicos. Hay que valorar también que con la formación online se eliminan costes adicionales que se tendrian en cursos presenciales (desplazamientos, dietas, estancias, tasas, impuestos, etc).

 

ENLACES RECOMENDADOS:

 

lunes, 25 de septiembre de 2017

Análisis por elementos finitos con Code_Aster

Los programas de cálculo por elementos finitos aparecieron en la década de 1970, utilizaban toda la capacidad de cálculo de las grandes computadoras (mainframes), y estaban dirigidos esencialmente a las industrias aeronáutica, automotriz, de defensa y nuclear.

En la actualidad, este tipo de programas de cálculo pueden funcionar de forma satisfactoria en ordenadores personales, y permiten realizar al mismo tiempo el análisis de diferentes fenómenos, como por ejemplo, termomecánica, electromecánica y mecánica estructural.

Algunos de los productos disponibles más conocidos son ABAQUS, Nastran, Comsol Multiphysics y ANSYS. El gran problema es el coste de cada licencia que tiene este tipo de software, lo cual lo convierte en prohibitivo para muchas pequeñas empresas y oficinas técnicas, que trabajan en el desarrollo de nuevos diseños de máquinas de diversos tipos.


Afortunadamente, en los últimos años, han ido apareciendo diversos programas de software libre tales como Open FEM, Code_Aster, Salome-Meca, Calculix, Elmer, etc (Software gratuito para cálculo por Elementos Finitos), que permiten realizar estudios de análisis por elementos finitos similares a los que se pueden realizar con software comercial, pero sin coste en la adquisición de licencias.

INTRODUCCION A CODE ASTER:
Una de las alternativas más completas es el Code_Aster, desarrollado inicialmente por la empresa francesa Électricité de France (EDF), para el estudio y mantenimiento de plantas y redes eléctricas, y posteriormente liberado bajo la GNU General Public License, en octubre de 2001.
Code-Aster es un software OpenSource de análisis por el Método de los Elementos Finitos (FEM), y simulación numérica en mecánica estructural y multifísica. Las posibilidades de cálculo que proporciona Code_Aster son muy amplias ya que abarca múltiples disciplinas: análisis tridimensional mecánico y térmico principalmente, hidrodinámica, metalurgia, hidratación, secado... ya sean condiciones estacionarias o transitorias, y tanto en procesos lineales como no lineales. Además, posee herramientas específicas para fatiga, deformación, fractura, contacto, geotecnia, materiales porosos, etc.

Adicionalmente, el software Code-Aster viene integrado en un paquete de software bajo el nombre de SalomeMeca que incluye software de Pre-Proceso (Salome Platform) y Post-Proceso (Paraview), para facilitar y agilizar la preparación y resolución de simulaciones.

Code_Aster contiene 1.500.000 líneas de código fuente, la mayor parte en Fortran y Python, y está siendo constantemente desarrollado, actualizado y mejorado con nuevos modelos. Los estandards de calidad requeridos por la industria nuclear han permitido obtener un software que alcanza los más altos niveles de funcionalidad y precisión en los resultados numéricos, los cuales han sido validados por medio de comparaciones independientes con resultados analíticos o experimentales, además del uso de puntos de referencia hacia otros códigos. El software se proporciona con cerca de 2.000 test, que se dedican a la calificación elemental y son útiles como ejemplos. La documentación de Code_Aster incluye más de 14.000 páginas y abarca los manuales de usuario, manuales de teoría que incluyen la compilación de los conocimientos técnicos de EDF en mecánica, problemas de ejemplo y manuales de verificación. La gran mayoría de la documentación está todavía solamente en francés.
 
Para hacerse una idea de la validez de este software es necesario comentar que la mayoría de las aplicaciones de Code_Aster se han comprobado con métodos analíticos y experimentales, los cuales los podemos encontrar en la documentación oficial en la sección "Validation". De hecho, EDF lo ha aplicado al desarrollo de sus centrales nucleares (es el mayor productor de energía nuclear de Europa), por lo que este software cumple con los estándares de seguridad requeridos por la industria nuclear.

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO:
El cálculo por elementos finitos se realiza a partir de los modelos 3D previamente realizados por ordenador, lo que se conoce como CAD 3D, es decir los componentes son creados virtualmente por ordenador a escala real, posteriormente todos estos elementos, ordinariamente compuestos por gran número de elementos, son ensamblados en conjuntos y subconjuntos, para crear un ensamblaje completo realizado por ordenador.
Posteriormente se realiza el análisis por ordenador del comportamiento de estos elementos, se le aplican a las geometrías las propiedades de materiales con las que están fabricados, condiciones de contorno, restricciones y cargas, etc. Puede ser necesario realizar gran número de simulaciones FEM antes de validar un diseño, es necesario comprobar el comportamiento de cada uno de los elementos que componen la máquina diseñada.

A continuación se muestra el comportamiento de un cigueñal de un motor sometido a las cargas que recibirá durante su funcionamiento real una vez contruido, el análisis muestra el nivel de tensiones que recibe el material en cada punto de su geometría.
Análisis por elementos finitos del nivel de tensiones de un cigueñal de un motor lento de 2T.


INTERFAZ CON SALOME-MECA:
Code_Aster ofrece una versión modificada de SALOME a la cual le incluye distintas herramientas para poder trabajar con este solver FEM, y se llama Salome-Meca.  Incluye no solo el solver, si no también herramientas para trabajar con Code-Aster como Eficas-CodeAster con el que podemos escribir nuestros casos FEM mediante una interfaz gráfica la cual nos da acceso a todos los comandos posibles y evalúa los pasos necesarios para cumplir con dada comando; ASTK con el que podemos manejar y configurar las simulaciones que realizaremos; y unos plugins para distintos análisis con los cuales podemos crear nuestros análisis de manera muy sencilla.

Las herramientas Eficas-CodeAster y ASTK también las podemos descargar y utilizar independientemente de Salome-Meca.
 
COMPATIBILIDAD CON OTROS PROGRAMAS DE CODIGO ABIERTO:
Salome-platform
Como vimos anteriormente Code_Aster ofrece una versión de Salome con herramientas extras para  utilizarlo en conjunto con el solver. Pero también podemos utilizar solamente la plataforma Salome, para explorar las nuevas características de las versiones mas nuevas, ya que, como es lógico, primero sale una versión nueva de Salome antes que una nueva de Salome-Meca.

Gmsh
Gmsh es una herramienta de código abierto para crear mallados a partir de una geometría. Puede crear geometría a través de una archivo de texto plano con su propio lenguaje de programación e importar varios formatos típicos. A partir de la geometría (creada o importada) puede crear distintos mallados con una gran cantidad de opciones disponibles y también puede usarse como post-procesador de resultados. Es una herramienta muy útil para utilizarse junto a varios solver FEM y CFD.


COMPATIBILIDAD CON PROGRAMAS CON LICENCIA
FEMAP es una plataforma de pre y post-procesamiento para análisis FEM creada por SIEMENS. La misma puede acoplarse con una gran variedad de solvers comerciales de código cerrado como NASTRAM, ANSYS y ADINA. La empresa SIGMEO ofrece una solución para integrar Code_Aster y Femap.

SimScale es una plataforma de simulación de ingeniería en 3D basado en la nube que permite a cualquier persona, en el equipo de desarrollo de productos o de calculo, simular el comportamiento físico de sus productos dentro de un navegador web estándar, teniendo acceso a varios solver de código abierto, entre ellos como solver FEM alternativo a Code_Aster. Más información aquí: www.sigmeo.fr/femap-code-aster


CURSOS Y TUTORIALES:
En la web existe una gran cantidad de tutoriales, a continuación dejo los links donde podemos encontrar algunos,
  • En la pagina de Code Aster podemos encontrar unas guías para poder empezar a entender y utilizar este programa. Esta dividido en distintos módulos como básico, avanzado, análisis dinámicos, etc. Code_Aster Training.
  • En la Wiki de CAELinux (una distribución Linux que ya viene con una gran cantidad de software, ya instalado y configurado, para usarse en ingeniería) podemos encontrar una gran cantidad de tutoriales de Code_Aster y sus herramientas. Hay que prestar atención a la versión del solver en cada tutorial ya que hay diferencias sustanciales entre las versiones antes de la numero 12 y las siguientes.
  • También podemos ver los video tutoriales de Salome-Meca o Code_Aster del canal de youtube de Calculix09.
  • El libro Beginning with Code_Aster escrito por Jean-Pierre Aubry, que lo podemos encontrar de forma libre en el siguiente enlace y que también los podemos comprar la versión impresa por 58 euros y apoyar a su escritor a escribir otros.
Entre los cursos disponibles están los cursos presenciales proporcionados por EDF y en modalidad online los proporcionados por Technical Courses, estos últimos son recomendados por ser igual de buenos que los oficiales pero a un precio sensiblemente inferior: Curso online de Code_Aster




RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS DEL CODE ASTER:
- Tipo de FEM: Linear & non-linear static/dynamic, thermal & fluid analysis
- Tipo de Licencia: GPL
- Desarrollador: Electricité de France (EDF)
- Sistema operativo: Linux, Solaris and IRIX 64 bits
- Descarga: Code_Aster
El abanico de problemas que es capaz de solucionar incluye:
• Análisis estático y dinámico.
• Análisis de problemas lineales.
• Análisis de problemas no lineales materiales (95 leyes de comportamiento) y geométricos.
• Problemas en 3D con elementos finitos convencionales y de integración reducida.
• Análisis 2D con modelos de placas y elementos shell.
• Análisis 1D con elementos viga.

Para conocer todos los solvers disponible en Code Aster pueden ir a la documentación oficial del programa: Tipos de Análisis disponibles en Code_Aster

Code_Aster es un software para el análisis de elementos finitos y simulación numérica en mecánica estructural y multifísica. El Code_Aster es abierto y gratuito. Se puede descargar gratuitamente en la página web: www.code-aster.org.
 
 
VIDEOS:

En el siguiente video, el Dr. Miguel Cerrolaza, profesor de Technica Courses, hace una presentación del curso de Code_Aster.

 

domingo, 28 de febrero de 2016

Diseño de Motores 2T diesel marinos, la necesidad de los análisis CAE y CFD

Todas las ventajas que proporciona la gestión electrónica recientemente introducida en los modernos motores de 2T marinos (motores lentos, Low Speed) se encuentran limitadas por la física de los elementos mecánicos que costituyen el propio motor, la capacidad de consumo de aire, combustible, eficiencia del barrido, capacidad para quemar diferentes combustibles, temperaturas admisibles en la cámara de combustión, potencia máxima que puede desarrollar la estructura motor, capacidades de la turbosoplante etc. Todos estos parámetros se encuentran determinados por la arquitectura del propio motor, para optimizar el diseño de un motor antes de contruirlo contamos con las herramientas CAD, CAE y el CFD, que nos van a permitir construir de forma virtual y simular su comportamiento, el ahorro de costes en tiempo y dinero es incomparable, además de que es posible desarrollar y evolucionar mucho más un determinado diseño. 
 
El cálculo de esfuerzos y la resistencia de los materiales de los elementos que componen el motor son validados por medio de análisis FEM, o cálculo por elementos finitos a partir de los modelos 3D previamente realizados por ordenador, lo que se conoce como CAD 3D, es decir los componentes son creados virtualmente por ordenador a escala real, posteriormente todos estos elementos, ordinariamente compuestos por miles de elementos son ensamblados en conjuntos y subconjuntos, para crear un motor completo realizado por ordenador. Posteriormente se analizan por medio del CAE el comportamiento de estos elementos, se le aplican a las geometrías las propiedades de materiales con las que están fabricados, condiciones de contorno, restricciones y cargas, etc. Se realizan miles de simulaciones FEM para validar el comportamiento de cada uno de los elementos que componen el motor. 
 
A continuación se muestra el comportamiento del cigueñal de un motor sometido a las cargas que recibirá durante su funcionamiento real una vez contruido, el análisis muestra el nivel de tensiones que recibe el material en cada punto de su geometría.
Análisis por elementos finitos del nivel de tensiones de un cigueñal de un motor lento de 2T.
 
Los motores de dos tiempos en general presentan un inconveniente que tiene una gran influencia en el desarrollo de su ciclo de funcionamiento, este problema viene motivado por el hecho de tener que realizar las cuatro fases del ciclo de funcionamiento (expansión, escape, admisión y compresión) en una sola vuelta del cigüeñal, por tanto los periodos necesarios para cada una de las fases son necesariamente más cortos que en un motor de cuatro tiempos. De todas ellas, las etapas más críticas son el escape-admisión, que es cuando se renueva la carga dentro del cilindro, es por ello que en el diseño del motor es sumamente importante que dichas etapas se lleven a cabo de forma óptima, para que el motor pueda desarrollar buenas prestaciones.

Diagrama presión-volumen de un motor de dos tiempos.
 
El proceso de desplazamiento de los gases quemados fuera del cilindro, y el llenado con carga de aire fresco, recibe el nombre de “barrido”, y su adecuada realización tiene una influencia decisiva no solo en el consumo de combustible, sino también en la potencia y en la contaminación.  En la siguiente figura se indica la circulación de aire (color rojo) y gases de escape (color azul).
Esquema de barrido y renovación de la carga del motor MAN S50MC
 
Tal y como se puede observar en la figura anterior, el aire entrante se utiliza para expulsar fuera o barrer los gases de escape y mientras tanto llenar el espacio con aire fresco. Durante el proceso, una cantidad de aire externo es usado para limpiar el cilindro de gases de combustión. El aire entrante a presión dentro del cilindro se llama aire de barrido, y las lumbreras a través de los que entrase son llamadas lumbreras de admisión o de barrido. El barrido de los motores de dos tiempos se caracteriza por dos problemas típicos: las pérdidas por short-circuit y mixing. Short-circuit (cortocircuito) consiste en expulsar parte de la carga de aire fresco directamente al escape y Mixing (mezcla) consiste en que hay una pequeña cantidad de gases residuales que permanecen atrapados sin ser expulsados, los cuales se mezclan con parte de la carga de aire fresco. A fin de reducir estos problemas, el aire de barrido que entra dentro del cilindro a partir de las lumbreras de admisión debe estar perfectamente dirigido. La siguiente figura, obtenida mediante un análisis CFD, muestra la distribución de velocidades del flujo en el interior del cilindro durante la renovación de la carga.
Distribución de velocidades del flujo durante el barrido. Imagen obtenida con OpenFOAM.
Lumbreras de barrido del motor MAN B&W S50MC
 
El motor MAN B&W 7S50MC cuenta con 7 cilindros en línea, con un diámetro de cilindro de 500 mm y una carrera de 1910 mm, suma una cilindrada total de 375 litros y desarrolla una potencia máxima de 9.988 kW a 127 rpm. Cada cilindro posee en su parte baja 16 lumbreras de admisión y en la culata posee una gran válvula de escape para permitir la exhaustación de los gases quemados. 
Parámetro
Valor
Tipo de motor
Diesel, dos tiempos
Sistema de barrido
Uniflujo
Sobrealimentación
Turbocompresor
Cilindrada (cm3)
375.028
Diámetro (cm)
500
Carrera (cm)
1910
Presión media efectiva (bar)
19
Velocidad (rpm)
127
Número de cilindros
7
Potencia (kW)
9988

Por medio del análisis CFD proporciona información completa sobre el fenómeno en el interior del cilindro y la influencia de multitud de factores. En el campo de los motores marinos medianas y grandes, el análisis CFD es especialmente útil porque un prototipo experimental es extremadamente costoso y la construcción de un modelo a escala a veces no es suficientemente preciso.

La siguiente figura muestra las fracciones másicas de gases de escape (color azul) y aire (color rojo) para un recorrido desde 90º hasta 270º de ángulo de cigüeñal.
Evolución de las fracciones másicas de aire y gases durante el barrido, análisis CFD realizado con OpenFOAM


FORMACIÓN:
Para análisis CFD recomendamos el software gratuito OpenFOAM, que permite reproducir y simular el comportamientode un motor en lo referente a la mecánica de fluidos. Si desea recibir un curso de  formación para aprender a manejar el programa de CFD de uso libre  OpenFOAM, le recomendamos que realice el curso de Technical Courses


Para realizar anáisis FEM le recomendamos el software gratuito Code_Aster, que permite reproducir y simular el comportamientode un motor en lo referente a la resistencia estructural. Si desea recibir un curso de  formación para aprender a manejar el programa FEM Code_Aster, le recomendamos que realice el curso de Technical Courses:

- Curso online de Code_Aster




FUENTES: