Eccoci finalmente giunti alla versione 2009 di Metrimas! Che stiate studiando Meccanica Razionale, Metodi matematici per l’Ingegneria o Scienza delle Costruzioni poco importa… Metrimas vi aiuterà a verificare la correttezza dei vostri calcoli o a calcolare tutto quanto serve riguardo ad una figura mostruosamente complessa, ovvero:

• L’area, le coordinate cartesiane del baricentro e il momento di inerzia degli assi orizzontali e verticali baricentrici delle figure omologhe e della figura complessiva.
• Gli angoli, espressi in gradi sessagesimali, degli assi baricentrici per i quali si hanno i momenti principali di inerzia, la loro rappresentazione grafica e il valore effettivo di questi momenti.
• Il momento centrifugo relativo agli assi principali.
• Il momento di inerzia relativo ai 180 assi inclinati fondamentali.
• L’ellisse centrale di inerzia e i valori dei raggi giratori principali.
• Il nocciolo d’inerzia.

Il nostro carissimo David Ottanelli ha aggiunto (come recita egli stesso nel suo sito) alla già ottima versione 2008 di Metrimas diverse novità, cosicché ora si ha la:

• Possibilità di utilizzare Metrimas su un tablet PC, o su di un qualsiasi computer dotato di schermo sensibile al tocco. La risoluzione minima dello schermo deve essere comunque almeno 800 x 600.
• Possibilità di tracciare un progetto di massima direttamente sul display con il mouse.
• Possibilità, su un progetto di massima, di eseguire contemporaneamente i calcoli dello stato inerziale globale e del nocciolo di inerzia.
• Possibilità, senza modificare le coordinate di posizionamento delle singole figure, di modificare rapidamente l’inquadratura del progetto sul display.
• Possibilità di posizionare rapidamente l’origine degli assi al centro del display.

Vi consiglio caldamente di visitare il sito di David, in esso troverete tutto quello che è necessario sapere per utilizzare subito e al meglio il programma.

PS. Il programma funziona unicamente con Windows.

Download:
metrim09.zip – Metrimas 2009

Chi studia Scienza delle Costruzioni e per la prima volta utilizza Ftool, potrebbe credere che in fondo si tratti di un programma incompleto… dato che non vi è modo di inserire bipendolo all’interno di una struttura da analizzare! Devo cospargermi il capo di cenere, l’ho creduto anche io fino all’altro giorno!

In verità ciò non è vero… almeno in parte. Ci si aspetterebbe infatti di poter inserire un doppio pendolo interno o  bipendolo con un semplice click… come è possibile con gli altri vincoli (cerniera, carrello o incastro), eppure vi assicuro che Ftool vi mette in mano tutti gli strumenti per poter implementare tutti i vincoli che la vostra fantasia vi suggerisce… bipendolo incluso!

Il pulsante Rotation release vi dice nulla? Eppure il problema può essere risolto alle opzione che saltano fuori dopo aver premuto questo pulsante… in particolare quella indicata con la freccia rossa (quella a destra).

Devo essere franco… preparatevi a perdere due minuti del vostro preziosissimo tempo… perché dovrete disegnarvi il vincolo come lo disegnereste su di un foglio di carta. L’arcano sta tutto qui!

Non vi resta che selezionare le aste che svolgono il compito di pendolo e premere il pulsante incriminato. Cosi facendo aggiungerete un tipo particolare di articolazione che corrisponde proprio a quella presente in un bipendolo.

Devo confessarvi di essere rimasto colpito dal fatto di non aver pensato prima che la soluzione potesse essere cosi semplice. Certo, l’angolo di inclinazione dei pendoli può essere una noia… ma con un pò di pazienza… e una calcolatrice si può risolvere velocemente.

Per prima cosa quindi è necessario procedere al download del programma… scegliendo la versione idonea al kernel della propria distribuzione:

Ftool – Two-dimensional Frame Analysis Tool – Version 2.12 for Linux – Kernel 2.4, gcc 3.

Ftool – Two-dimensional Frame Analysis Tool – Version 2.12 for Linux – Kernel 2.6, gcc 4.

Per quelli che utilizzano un sistema a 32bit è sufficiente installare una libreria libmotif3 (vi consiglio di utilizzare Synaptic per cavarvi fuori velocemente da ogni impiccio) e dopo l’estrazione del programma dall’archivio questo funzionerà con un semplice click. Un pò diversa la storia per che ha installato una versione di Linux a 64bit (io ad esempio lavoro con Kubuntu versione Amd64), dato che installando la sopra citata libreria si installerà la versione a 64bit… mentre il programma necessita della versione a 32bit.

Cosa fare allora?… No… non iniziate a “santiare”… almeno quelli che lavorano con una versione di Ubuntu/Kubuntu/Debian! Armatevi di un pò di pazienza e scaricare la versione a 32bit della benedetta libreria da uno dei seguenti link nella vostra cartella Home (scegliete quella adatta alla vostra distribuzione)

libmotif3_2.2.3-4_i386.deb – Ubuntu Jaunty (9.04)

libmotif3_2.2.3-2_i386.deb – Ubuntu Intrepid (8.10)

libmotif3_2.2.3-2_i386.deb – Ubuntu Hardy (8.04)

A questo punto non vi resta che installare il pacchetto… non illudetevi non basta un click… è necessario forzare il sistema, quindi aprite il vostro fido Terminale e digitare a seconda del pacchetto scaricato:

sudo dpkg -i –force-architecture libmotif3_2.2.3-4_i386.deb

oppure

sudo dpkg -i –force-architecture libmotif3_2.2.3-2_i386.deb

A questo punto avete finito, dato che la libreria è stata installata e Ftool può essere fatto partire con un semplice click (vi ricordate dove avevate estratto il programma? Io l’ho semplicemente lasciato sul Desktop).

Una piccola nota a margine: i files salvati con la versione Windows di Ftool possono essere aperti tranquillamente con la versione Linux è viceversa.

Chi ha che fare lo Scienza delle Costruzioni, Costruzione di Macchine e materie affini è molto probabile che conosca Ftool, un ottimo programma freeware che consente di studiare strutture bidimensionali (momento flettente, taglio e sforzo normale). Ottimo strumento dicevo, ma che presenta diverse limitazioni (risolvibili unicamente mettendosi a lavorare manualmente per implementare i vincoli non disponibili) e limitata a strutture 2D.

Trovare un alternativa non è stata un opera semplice (tanto che ormai è passato un annetto…) ma alla fine ecco che dall’Olanda arriva Framework, un freeware che come Ftool lavora sotto unicamente sotto Windows, ma che da questi differisce per la sua capacità di eseguire analisi su strutture sia 2D che 3D.

Da una prima analisi ho devo ammettere che il programma risulta meno ergonomico rispetto ad Ftool (forse perché ormai mi sono abituato a lavorare con quest’ultimo…) ma tutto sommato svolge bene il suo lavoro. Certo ho riscontrato ancora l’assenza dei pendoli e bipendoli come vincoli (sarebbe stato una vera manna disporre di bipendoli orientabili semplici da applicare), il che non lo rende migliore di Ftool… ma se pensiamo alla possibilità di studiare strutture 3D le cose cambiano.

Per certi versi il suo modo di funzionare risulta essere moto vicino ad i programmi di analisi agli elementi finiti… per quel che riguarda l’immissione delle caratteristiche del materiale utilizzato nella struttura da analizzare, infatti è necessario inserire momento d’inerzia e superficie della sezione (quindi armatevi di carta e penna e mettetevi al lavoro per calcolarli ).

A mio avviso il programma promette molto bene e merita le nostre attenzioni… nei prossimi giorni cercherò di creare un tutorial per illustrare lo studio del famoso arco a tre cerniere o qualche cosa di analogo cosi da presentarvi meglio il programma…. ma il mio consiglio è sperimentate… sperimentate.

Download:
Framework – Windows

Ecco una raccolta dei software, già visti in questo blog, che dovrebbero facilitare non poco la vita di tutti gli studenti di Ingegneria che hanno a che fare con Scienza delle Costruzioni, Costruzione di Macchine e compagnia bella.

Ftool – Un programma per verificare gli esercizi di Scienza delle Costruzioni o Costruzione di Macchine: Se le strutture sono il vostro cruccio ecco un ottimo programma che vi permette di ottenere il diaframma di sforzo normale, taglio, momento flettente e la deformata. A mio avviso un programma che non potete farvi sfuggire! Da segnalare la disponibilità del programma sia per Windows che per Linux.

Tutorial per Ftool – Come utilizzare Ftool per risolvere l’arco a 3 cerniere passo passo: Dato che da più parti mi erano giunte richieste di aiuto nell’uso di Ftool, tempo fa preparai un tutorial, molto basilare, che spiegasse per sommi capi come utilizzare questo bellissimo programma… per quanto non eccezionale può risultare utile per prendere dimestichezza col programma.

e-Mohr – Il cerchio di Mohr e gli stati piani di tensione facili come non mai: Mohr e i suoi cerchi… oggi tutto diventa più semplice, lo stato tensionale non avrà più segreti per voi.

Metrimas 2008 – Un valido freeware per lo studio della geometria delle masse: Come da titolo un ottimo programma per la determinazione delle coordinate cartesiane del baricentro, l’area della figura, Il momento di inerzia degli assi orizzontali e verticali baricentrici della figura, gli angoli degli assi baricentrici per i quali si hanno i momenti principali di inerzia, la loro rappresentazione grafica e il valore effettivo di questi momenti, il momento centrifugo relativo agli assi principali, il momento di inerzia relativo ad un asse inclinato a scelta, l’ellisse centrale di inerzia e i valori dei raggi giratori principali, il nocciolo d’inerzia. Il programma può risultare utile anche per Meccanica Razionale, Fisica Matematica etc…

Programmi Gratuiti per l’Ingegneria Civile: per quelli che hanno specifiche esigenze nel campo dell’ingegneria civile

Meccanica Razionale, Metodi matematici per l’Ingegneria e Scienza delle Costruzioni… queste sono le tre materie per cui Metrimas 2008 può risultare veramente utile, dato che la geometria delle masse (croce e delizia di tutti gli studenti di Ingegneria… e non solo!) risulta essere un argomento importante di tali materie.

Ma torniamo a Metrimas e scopriamo le caratteristiche/capacità di questo software. Iniziamo col dire che la geometria di cui si intendono studiare le proprietà andrà definita attraverso la composizione di figure geometriche semplici (per addizione o sottrazione); preparatevi a fare un grande uso della tastiera… ogni figura è inseribile unicamente attraverso l’inserimento delle coordinate di un vertice e delle dimensioni principali della figura stessa, comunque ci si abitua presto e ne vale la pena dato che poi il programma sarà in grado di indicarci le coordinate cartesiane del baricentro, l’area della figura, Il momento di inerzia degli assi orizzontali e verticali baricentrici della figura, gli angoli degli assi baricentrici per i quali si hanno i momenti principali di inerzia, la loro rappresentazione grafica e il valore effettivo di questi momenti, il momento centrifugo relativo agli assi principali, il momento di inerzia relativo ad un asse inclinato a scelta, l’ellisse centrale di inerzia e i valori dei raggi giratori principali, il nocciolo d’inerzia.

Insomma si tratta di un ottimo strumento per verificare i nostri calcoli, specie quando si ha a che fare con figure di cui sui manuali o sui libri non è riportato alcunché, che ha bisogno veramente di poco tempo per essere compreso ed utilizzato. Il programma (che ricordo essere sviluppato da David Ottanelli in italiano)  è disponibile unicamente per Windows (dal 98 a Vista) ed è corredato da una guida semplice ma al contempo esauriente.

Download:
Metrimas 2008 – Versione 1.1

Supponiamo di voler costruire un arco a 3 cerniere avente un altezza da terra di 3m e una larghezza di 5m, la cerniera in testa posizionata a 3m dall’estremo sinistro ed una forza verticale posizionata ad una distanza dall’estremo sinistro di 1m. La struttura sarà in acciaio e la sezione a doppia T.

Per disegnare la struttura è possibile procedere in due modi diversi; il primo consiste nel disegnare direttamente le aste che costituiscono la struttura (ma utilizzando il Keyboard mode dovremo mettere 4 coordinate per ogni asta… capite bene che diventa un casino), l’altro è quello di segnare i nodi della struttura (ovvero i punti dove sono presenti entità quali cerniere, forze o altro e cambi di direzione o spessore) e successivamente utilizzare questi come estremi delle aste. Capite bene che il secondo metodo risulta essere più conveniente, anche per una struttura semplice come la nostra. Quindi procederemo con la creazione dei nodi alle seguenti coordinate: (0,0), (0,3), (1,3), (3,3), (5,3) e (5,0).

Per prima cosa consiglio di selezionare attraverso l’icona tastiera il Keyboard mode, in questo modo potremo indicare con precisione le quote della nostra  struttura.

Selezioniamo innanzitutto l’insert node attraverso l’icona col punto.

quindi attraverso la finestra di dialogo inserite le coordinate dei nodi di cui abbiamo parlato prima.

Terminata l’inserzione dei nodi la scena ci si presenterà sarà la seguente:

A questo punto è possibile disabilitare la funzione Keyboard mode abilitata inizialmente. Il posizionamento delle aste va eseguito selezionando l’icona insert member, posizionata subito sopra insert node; sarà sufficiente cliccare una volta sul primo nodo (c’è una specie di effetto calamita, quindi il puntatore si sposta sul nodo appena ci si avvicina) ed una volta sul secondo nodo per creare la prima asta, quindi sul secondo e sul terzo per la seconda asta e così via…

Come vedete la struttura inizia a prendere forma.

Passiamo ora all’inserimento dei vincoli; selezioniamo la cerniera posizionata in alto e quindi premiamo il pulsante Rotation release.

Dalla toolbar di destra selezioniamo il pulsante Articulate all members at node ed applichiamo l’impostazione premendo il pulsante Apply hinge configuration to selected nodes.

Passiamo quindi alle cerniere posizionate al suolo, le selezioniamo entrambe e poi premiamo il pulsante Support conditions.

dalla toolbar di destra andiamo ad selezionare spostamenti nulli sia per x che per y, quindi applichiamo le condizioni attraverso il pulsante Apply support conditions  to selected nodes.

Il risultato finale dovrebbe essere il seguente:

Passiamo all’applicazione della forza verticale sul punto di coordinate (1,3) pari a 5kN.

Dopo aver selezionato i nodo di nostro interesse, andiamo a premere il pulsante Nodal forces.

Spostiamoci sulla toolbar di destra. Premiamo il pulsante Create new nodal forces per dare un nome alla forza che vogliamo posizionare, ad esempio F, quindi imponiamo una Fy pari a -5kN e premiamo il pulsante Apply nodal forces to selected nodes.

Ed ecco il risultato finale.

Non ci resta che indicare la sezione e il tipo di materiale della struttura.

Selezioniamo quindi tutta la struttura e premiamo il pulsante Section properties.

Dalla toolbar di destra andiamo a creare una nuova sezione andando a premere il pulsante Create new sections properties.

Quindi diamo un nome alla sezione, ad esempio DoppiaT, e scegliamo tra i tipi di sezione la I-shape, quindi è sufficiente premere il pulsante Done per andare al passo successivo.

A questo punto non resta che andare ad indicare le dimensioni della nostra sezione, in questo caso ho scelto una doppia t 70×30 con anima e ali di 5mm.

Dai dati forniti il programma inoltre ci fornisce posizione baricentro, area e momento d’inerzia, cose che possono essere sempre utili.

Non ci resta che premere il pulsante Apply current section to all members; se avessimo avuto a che fare con una struttura costituita da aste di diversa sezione avremmo potuto selezionare ogni singola asta ed applicare a questa la propria sezione.

Per ultimo non ci rimane che selezionare il tipo di materiale di cui è costituita la struttura; premiamo quindi il pulsante Material parameters e spostiamoci sulla toolbar a destra.

Qui andiamo a creare un nuovo materiale; premiamo il pulsante Create new material parameters.

diamo il nome a questo a questo materiale e scegliamo il tipo di materiale, per comodità scegliamo Steel isotropic ma se la vostra struttura è costituita da un altro metallo sarà sufficiente andare a selezionare Generic Isotropic e poi andare ad indicare modulo di Young, peso specifico e coefficiente di dilatazione termica.

A questo punto come gia detto per la sezione è possibile andare a imporre il tutto o all’intera struttura o alle singole aste, noi scegliamo a tutta la struttura.

A questo punto abbiamo concluso, non ci resta che andare ad osservare i risultati dell’analisi.

Attraverso i pulsanti presenti in altro a destra è possibile osservare i diagrammi di sforzo normale, taglio, momento flettente e la deformata.

Nel nostro caso si avrà per lo sforzo normale

per il taglio

per il momento flettente

ed infine per la deformata

Spero che il tutorial vi sia utile e soprattutto che vi risulti chiaro, in ogni caso sono a vostra disposizione per dubbi e perplessità.

]]> http://toninormanno.altervista.org/2008/06/11/tutorial-per-ftool-risolviamo-larco-a-3-cerniere/feed/ 1 http://toninormanno.altervista.org/2008/05/21/ftool-un-programma-per-verificare-gli-esercizi-di-scienza-delle-costruzioni-o-costruzione-di-macchine/ http://toninormanno.altervista.org/2008/05/21/ftool-un-programma-per-verificare-gli-esercizi-di-scienza-delle-costruzioni-o-costruzione-di-macchine/#comments Wed, 21 May 2008 16:56:46 +0000 IngMecc http://toninormanno.altervista.org/wordpress/2008/05/21/ftool-un-programma-per-verificare-gli-esercizi-di-scienza-delle-costruzioni-o-costruzione-di-macchine/ L’ho usato qualche anno fa per verificare la correttezza di alcuni esercizi mentre preparavo l’esame di Scienza delle Costruzioni, oggi quasi per caso mi sono ritrovato a dover verificare una struttura, ed allora velocemente ho pensato a FTOOL (eccellente programma gratuito per studenti) creato dal Prof. Luiz Fernando Martha del Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro. Per curiosità sono andato a vedere se era stato rilasciato qualche aggiornamento, con mia sorpresa dopo ben 6 anni il professore ha rilasciato un aggiornamento, segno che esiste ancora interesse per questo programma da parte sua.

Per chi ha che fare con Scienza delle Costruzioni il programma risulterà veramente intuitivo, infatti è sufficiente fare il disegno della struttura, applicare i vincoli, proprietà del materiale e cariche e il gioco è fatto. Tutto può essere selezionato ricorrendo solamente alle icone che si vedono nelle toolbar. I programma restituisce diaframma di sforzo normale, taglio, momento flettente e la deformata. A mio avviso un programma che non potete farvi sfuggire! Da segnalare la disponibilità del programma sia per Windows che per Linux.

PS vi consiglio di dare anche una lettura al disclaimer nel sito del programma, dove viene ricordato che il programma è creato per uso didattico, e che il suo programmatore non si assume nessuna responsabilità.

Aggiornamento del 27/04/2009: aggiungere un bipendolo (doppio pendolo) ad una struttura è possibile!

Aggiornamento del 11/6/2008: è disponibile un tutorial che spiega passo passo come risolvere una struttura

Download:
Ftool – Two-dimensional Frame Analysis Tool – Version 2.12 for Windows.
Ftool – Two-dimensional Frame Analysis Tool – Version 2.12 for Linux – Kernel 2.4, gcc 3.
Ftool – Two-dimensional Frame Analysis Tool – Version 2.12 for Linux – Kernel 2.6, gcc 4.

]]> http://toninormanno.altervista.org/2008/05/21/ftool-un-programma-per-verificare-gli-esercizi-di-scienza-delle-costruzioni-o-costruzione-di-macchine/feed/ 14