Analisi FEM (FEM): Guida alle Caratteristiche dei Software FEM
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Analisi FEM (Analisi agli Elementi Finiti)
Caratteristiche dei Software
I Software per l'Analisi FEM - Caratteristiche
Esistono molti software per svolgere simulazioni FEM/FEA.
Vengono elencate le caratteristiche dei software FEM che ne ampliano il funzionamento:
- Completezza dei modelli FEM di fisica: elenco della fisica FEM risolvibile come statica, non lineare, in frequenza, dinamica lineare, dinamica non lineare e transitorio.
- Semplicità di utilizzo: funzioni e comandi ben organizzati per minimizzare i click e le operazioni necessarie alla creazione di modelli FEM.
- Interfaccia utente (GUI - Graphic User Interface): preferibile se l'interfaccia è intuitiva e pulita. Alcune interfacce possono presentarsi datate o costruite su concetti informatici antiquati.
- Integrazione con CAD: importazione di geometrie da formati CAD nativi, senza dover ricorrere a trasformazioni in altri formati come lo STEP.
- Sincronizzazione con CAD: superiore alla semplice importazione, la sincronizzazione consente un legame diretto tra CAD e FEM. Le modifiche in ambiente CAD vengono automaticamente riportate nel FEM, conservando tutte le impostazioni del modello FEM (non si devono rifare).
- Modifica di geometrie CAD: il software FEM consente anche di modificare le geometrie 3D. Utile quando le
- CAD embedded: il software FEM e l'ambiente CAD sono fusi insieme (massimo livello di integrazione), accelerando così l'operatività.
- Mesh: velocità di generazione e completezza degli elementi FEM messi a disposizione.
- Performance di calcolo: a parità di condizioni, le perfomance possono variare in base alla bontà della programmazione e degli algoritmi FEM implementati. Un caso classico sono i contatti non lineari. Esistono dei benchmark di prestazione che possono mettere in luce performance o carenze.
- Multifisica: presenza di modelli FEM che vanno ad ampliare il raggio di azione classico del software come per esempio l'elettromagnetismo o la fluidodinamica.
- Integrazione Multifisica: possibilità di integrarsi con altri solutori FEM che risolvono modelli complementari (per esempio, l'elettromagnetismo la fluidodinamica).
- Scalabilità del Calcolo: capacità del software FEM far crescere le prestazioni in proporzione alle risorse di calcolo disponibili: se metto a disposizione una PC dieci volte più potente, mi aspetto che il tempo di esecuzione diminuisca di 10 volte. E' un caratteristica fondamentale nel caso di grandi modelli FEM. E' una caratteristica importantissima, ma a volte disattesa.
- HPC (High Performance Computing): possibilità di eseguire il calcolo con Centri di Calcolo su un numero variabili di computer connessi fra loro e operanti come fossero un unico (Cluster). Si lega anche alla Scalabilità.
- Utilizzo della GPU (GPGPU - schede grafiche dedicate al calcolo): esistono problemi fisici che consentono di avere un'alta parallelizzazione dei calcoli. Le GPU hanno la proprietà di avere a disposizione migliaia unità parallele di calcolo a virgola mobile. Alcuni software sono stati sviluppati per trarre vantaggio delle GPU per velocizzare il calcolo che si concretizza in una notevole diminuzione dei tempi e dell'energia spesa (a volte si arriva a valori di 10x rispetto alle CPU).
- Automazione tramite codice, macro o script: possibilità di automatizzare, parzialmente o completamente, operazioni di simulazioni FEM.
- Multipiattaforma: software che funzionano solo in Windows oppure anche su altri sistemi operativi come Linux.
- Nicchie di calcolo: capita che software di calcolo costruiti solo per svolgere calcoli molto specifici presentino delle prestazioni superiori rispetto a software FEM general purpose.
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