1. Introdução
Antes de introduzir o Code_Aster iremos dar um passo atrás e definiremos o que é um solver. Um solver é um software matemático, possivelmente na forma de um programa de computador ou uma biblioteca, que "resolve" um problema matemático. Ele pega as descrições do problema em algum tipo de forma genérica e calcula sua solução, podendo ser facilmente replicado a outros problemas semelhantes.
O Code_Aster é um solver, baseado na teoria da mecânica dos meios contínuos, que utiliza o método dos elementos finitos (FEA) para resolver diversos tipos de problemas mecânicos, térmicos, acústicos, sísmicos, etc. É um software geral para simulação em mecânica e cálculo de estruturas.
O solver consiste num pacote open source desenvolvido desde 1989 pelo setor de “Análise Mecânica Avançada” do departamento de pesquisa e desenvolvimento da estatal francesa EDF (Électricité de France). ASTER significa “Analyzes des Structures et Thermomécanique pour des Études et des Recherches”, frase francesa que significa “Análise Estrutural e Termomecânica para Estudos e Pesquisa”.
Inicialmente o solver havia sido concebido para permitir o estudo dos componentes de materiais ou máquinas usadas no campo da produção e transmissão de eletricidade. Dessa forma sua concepção visava a modelagem de estruturas metálicas, geometrias e componentes estruturais em concreto armado. Porém, com o decorrer das atualizações, novas implementações foram sendo permitidas e atualmente é possível encontrar mais de 400 tipos de elementos finitos diferentes e 200 leis constitutivas para modelagem de materiais diversos.
Sua arquitetura de construção é baseada nas linguagens C, C ++ e Fortran, porém a integração com o usuário ocorre via arquivos de comando (“command files”, normalmente encontrados na extensão “.comm”) escritos em Python, sendo de fácil entendimento e permitindo a inserção de comandos nativos de uma das mais populares linguagens de programação da atualidade.
Uma grande vantagem de seu uso consiste no fato de que o usuário possui o total controle sobre a simulação, podendo configurar e customizar qualquer etapa da análise performada, diferentemente do observado com o uso de softwares comerciais.
O Code_Aster oferece uma gama completa de análises multifísicas e métodos de modelagem que permitem ir além das funções padrão de um código de cálculo termomecânico: permite ao usuário modelar efeitos não lineares, sejam estes devido a fatores geométricos, leis constitutivas ou pela implementação de formulações referentes ao contato. Além disso, é possível investigar casos de natureza sísmica, envolvendo fratura, dano e fadiga, acústica e etc.
Devido sua natureza open source, a modelagem e o algoritmo do solver se encontram em constante aperfeiçoamento, sendo de acesso absolutamente aberto para que o usuário vincule, acople e utilize de várias maneiras as centenas de operadores implementados.
2. Qual versão utilizar?
O Code_Aster pode ser utilizado de forma gráfica, via ambiente AsterStudy, ou por linhas de código, via ambiente ASTK (contração de AsterStudy e Tk). Ambas opções possuem seus pontos fortes, a primeira por permitir uma experiência mais user friendly, enquanto que a segunda permite uma maior produtividade.
Por se tratar de um solver de FEA, seu uso ocorre de forma integrada com ambientes de criação de geometria, geração de malha, além de um pós-processador.
Fig. 1
Para este fim, um ótimo pacote também open source é o Salome_Meca. O mesmo consiste numa plataforma integrada de simulação a qual conta com módulos que permitem o usuário ter uma experiência completa, do preparo do modelo CAD ao pós-processamento. O Salome_Meca possui os seguintes módulos:
Geometry: para criação de CAD de forma paramétrica, podendo ser programável;
Shaper: que possui um comportamento similar a ferramentas de CAD comerciais;
Mesh: para discretização de malhas;
AsterStudy: interface gráfica que permite realizar o setup dos casos a serem rodados no Code_Aster. Também permite iniciar os cálculos, acompanhar o andamento desses cálculos e acessar os resultados;
ParaVis: que consiste numa poderosa ferramenta de visualização e pós-processamento.
Fig. 2
2.1 Pré-requisitos
O maior pré-requisito consiste na vontade de aprender e estar disposto a embarcar nessa jornada proporcionada pelo ambiente open source. No site oficial do Code_Aster é possível encontrar uma vasta documentação, contendo desde casos tutoriais e exemplos, até papers de validação e informativos referentes a arquitetura do solver.
A título de curiosidade, no FAQ do Salome consta que a execução da plataforma recomenda 1024 MB de RAM e aproximadamente 2 GB de espaço em disco para a instalação.
A fim de te ajudar a dar os primeiros passos neste software, nossa equipe desenvolveu tutoriais de instalação. Através do primeiro tutorial que disponibilizamos neste link (Clique aqui) você pode fazer a instalação do Salome_Meca no Windows. Além disso, caso se encontre mais familiarizado, recomendamos o acesso deste tutorial de instalação do Salome_Meca para o sistema operacional Linux (Clique aqui).
3. Primeiros passos
Uma vez instalado o pacote Salome_Meca, recomenda-se a exploração dos seus módulos. No site do Salome é possível encontrar diversos tutoriais de modelagem CAD e discretização de malha. Já no site do Code_Aster é possível obter cases tutoriais de modelagens de físicas diversas. Além das fontes oficiais é possível encontrar diversos vídeos disponíveis no YouTube.
Ao utilizar os tutoriais práticos já disponíveis com o programa, é aconselhável em paralelo seguir o passo a passo de um guia de usuário ou tutorial disponível na internet para resolver e aprender a configurar o caso.
Uma dica para primeiro contato consiste no canal do YouTube da Wikki Brasil. Lá você encontra vídeos preparados pelo nosso time de especialistas, dentre eles este tutorial para você iniciar no Code_Aster (Clique aqui para acessar).
Para usuários que pretendem realizar uma imersão mais avançada no software recomenda-se a leitura do livro "Beginning with Code_Aster. A Practical Introduction to Finite Element Method Using Code_Aster. Aubry, Jean-Pierre”.
4. Embarque conosco
Além do Code_Aster ter uma rica documentação de livre acesso, é possível encontrar diversos fóruns ativos destinados a sanar dúvidas e auxiliar seus usuários. Sempre que surgir uma dúvida a respeito de qualquer tópico, desde a instalação à implementação, vale a pena dar uma checada nestes canais. Além disso, não hesite em nos contactar através de nossos canais para trocarmos conhecimento!
A Wikki Brasil conta com um Time de Engenheiros qualificados com expertise em soluções de FEA atuando rotineiramente em cases de engenharia, tais como: colapso de tubulações, flambagem de equipamentos, análise dinâmica e colisão, conformação e grandes deformações, análise de vibrações, inchamento de elastômeros, dentre outros.