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Introducción a Code-Aster. Explicación de interfaz gráfica y comandos básicos

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En nuestro tutorial anterior sobre cómo realizar un estudio con transferencia de calor en OpenFOAM ya hablamos del software SALOME-MECA, muy útil para mallar los cuerpos geométricos que posteriormente serán simulados. Este software cuenta además con un potente módulo de simulación de elementos finitos denominado Code-Aster, desarrollado por la empresa francesa Électricité de France. El módulo de Code-Aster permite resolver múltiples problemas de elementos finitos tales como análisis mecánicos, térmicos, de vibraciones, acústicos…

En este tutorial explicaremos el “workflow” básico a seguir para realizar una simulación, explicando brevemente la interfaz del programa, así como los principales comandos.

 

 

Interfaz principal.

La interfaz gráfica se divide en distintas zonas. A la izquierda del todo podemos observar tres pestañas denominadas “History view”, “Case view” y “Results”. Comenzaremos comentando la segunda, “Case view”, que se puede considerar la interfaz principal o de preparación de la simulación, mostrada a continuación.

 

 

En la zona superior encontramos las barras de herramientas y algunos accesos rápidos a diferentes opciones básicas del programa. Debajo de esta, encontramos las barras de herramientas con los diferentes comandos que definirán nuestra simulación. Como se puede observar, cada una de estas barras está convenientemente identificada con el nombre del paso concreto a seguir dentro del “workflow” de la simulación (“Mesh”, “Model definition”, “Material”…). Además, aparecen en el orden lógico a seguir cuando se está definiendo una simulación, de izquierda a derecha.

En la zona central tenemos la pantalla de visualización, donde observaremos la malla que vamos a simular, acompañada de la correspondiente barra de herramientas con las diferentes opciones de visualización que tienen este tipo de programas.

En la zona izquierda encontramos tres bloques diferentes. El primero corresponde al árbol de trabajo con los distintos comandos que hayamos introducido, agrupados por carpetas con el mismo nombre que las barras de herramientas de la zona superior (“Mesh”, “Model definition”, “Material”…).

El segundo bloque muestra los archivos input/output del grupo que tengamos seleccionado en el primer bloque. Por ejemplo, en el caso de la imagen, al estar seleccionado el bloque “Mesh”, se muestra el archivo de malla que tenemos cargado para este proyecto.

El tercer bloque muestra la versión en código de todos los comandos que hayamos introducido en el grupo que tengamos seleccionado. Cabe destacar que el software Code-Aster en un principio no tenía interfaz gráfica y la preparación de la simulación debía hacerse exclusivamente mediante el uso de código. La interfaz gráfica se encarga de generar este código de una manera mucho más amigable para el usuario. De hecho, en cualquier momento es posible alternar entre la versión gráfica o la de código pulsando clic derecho sobre cualquier grupo del primer bloque y seleccionando la opción del menú contextual “Text mode”.

Por último, en la zona derecha de la interfaz se mostrarán todas las opciones y configuraciones para definir correctamente los comandos que vamos a introducir.

 

Workflow básico.

Una vez entendida la interfaz gráfica del programa, el procedimiento a seguir para definir una simulación es siempre el mismo.

  1. Seleccionar desde la barra de herramientas de comandos superior el comando que vamos a configurar. Este se añadirá al árbol de la zona izquierda.
  2. Doble clic sobre el comando añadido en el árbol de la zona izquierda. De esta manera, se abrirá la zona de configuración del comando de la zona derecha.
  3. Configuración del comando en la zona derecha, añadiendo tantas opciones como sean necesarias. Para finalizar, clicar en “Apply” y “OK”.
  4. Confirmar en el bloque inferior de la zona izquierda que los comandos configurados han sido correctamente introducidos en formato texto.

 

Comandos principales.

En este apartado vamos a comentar los principales y más básicos comandos dentro de los grupos de la zona superior. Cabe resaltar que, al ser un programa desarrollado por una empresa francesa, el nombre original de cada comando está en dicho idioma.

  • “Mesh”. Aquí encontramos varias opciones básicas para obtener una malla. La forma mas común de empezar es leer la malla que previamente hayamos creado en el modulo de mallado de SALOME. Para eso, se debe utilizar el comando “LIRE_MAILLAGE”. Con este comando también podremos seleccionar una malla de un archivo externo, indicando su ubicación.
  • “Model definition”. En este grupo encontraremos los comandos para definir el modelo global de la simulación. Es decir, si va a ser una simulación mecánica, acústica, térmica, si el modelo va a ser 3D o 2D, etc. Lo mas común aquí, para las simulaciones mas básicas, es utilizar el comando AFFE_MODELE.
  • Material”. Definiremos aquí el material o materiales que se van a emplear en la simulación, especificando en cada uno de ellos cuantas propiedades consideremos oportunas. Los dos comandos básicos a conocer son DEFI_MATERIAU y AFFE_MATERIAU,  con los que definiremos el material y se lo asignaremos a una zona del modelo geométrico, respectivamente.
  • Functions and lists”. Este grupo permite crear listas de valores que posteriormente podrán ser utilizadas en los análisis a realizar, por ejemplo, en la realización de un análisis de respuesta frecuencial, podemos definir una lista de enteros con las frecuencias en las que se deseamos que se hagan los cálculos. Para crear una lista de enteros, que es la más simple, se utiliza el comando DEFI_LIST_REEL.
  • BC and Load”. En este conjunto se agrupan los comandos relacionados con la definición de las condiciones de contorno de nuestro modelo geométrico y la aplicación de cargas. Su comando principal, si estamos realizando una simulación mecánica, es AFFE_CHAR_MECA.
  • “Pre Analysis”. Incluye comandos necesarios para crear elementos matemáticos que permitan resolver el análisis principal. El comando más común a utilizar aquí es ASSEMBLAGE, utilizado para crear la matrices de masa, rigidez y amortiguamiento en problemas acústicos o de vibraciones.
  • “Analysis”. Se define el análisis principal de la simulación (estático, dinámico, lineal, no lineal…). Para realizar una simulación lineal mecánica simple, se usa MECA_STATIQUE.
  • “Post processing”. El análisis principal únicamente realizará los cálculos básicos para dicho análisis. Si queremos obtener resultados derivados de los principales, y el programa los puede calcular, debemos especificarlos mediante alguno de los comandos de este grupo. Por ejemplo, si queremos calcular algún criterio estructural, como el de Von Mises, debemos emplear el comando CALC_CHAMP.
  • “Fracture and Fatigue”. Comandos utilizados para realizar cálculos de fractura y fátiga. El comando principal es CALC_FATIGUE.
  • “Output”. Por último, se agrupan aquí los comandos relacionados con la obtención de los resultados finales de los análisis. Debemos especificar el formato de salida, la ubicación, etc. El comando principal en este caso es IMPR_RESU.

Hasta aquí el tutorial de introducción a la interfaz gráfica y los comandos principales de Code-Aster. En próximos tutoriales explicaremos como configurar los comandos principales presentados para realizar una simulación sencilla estructural lineal.

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