תוכנות ניתוח מבנים חינמיות לסטודנטים — מה באמת שווה להתקין
סטודנט להנדסה אזרחית שמגיע לקורס ניתוח מבנים מגלה מהר שני דברים: התוכנות שמלמדים בהן עולות אלפי דולרים בשנה, ורישיון האוניברסיטה נעלם ביום שמסיימים. השאלה המעשית היא מה אפשר להתקין היום, בחינם, ולעבוד איתו גם אחרי התואר.
יש תשובה טובה, אבל היא לא תוכנה אחת. עולם הניתוח החינמי בנוי בשלוש שכבות, ולבחור נכון פירושו להבין באיזו שכבה אתם נמצאים.
שכבה 1 — פותרי מסגרות: להתחיל כאן
Ftool
הכלי שכל סטודנט צריך להתקין בשבוע הראשון. מגדירים מסגרת או קורה דו-ממדית — גיאומטריה, חתכים, תמיכות ועומסים — ומקבלים מיד דיאגרמות מומנט, גזירה, כוח צירי ותזוזות. ההזנה לוקחת דקה, וזה בדיוק העניין: אפשר לבדוק עשרים וריאציות בזמן שלוקח לבנות מודל אחד בתוכנה כבדה. הרישיון מיועד לשימוש לימודי.
Frame3DD
פותר מסגרות וסבכות תלת-ממדי שעובד מקובץ קלט טקסטואלי ומחזיר תזוזות, כוחות פנימיים, תגובות ומודים עצמיים. אין ממשק ציור — וזה יתרון כשצריך להריץ מאות וריאציות מתוך סקריפט או גיליון. מצוין לעבודות שבהן חוזרים על אותו חישוב עם פרמטרים משתנים.
Ftool
PUC-Rio, Tecgraf
2D frame and beam analysis — fast to enter, aimed at learning and order-of-magnitude checks.
Get it from the vendorFrame3DD
Frame3DD Project
3D frame and truss solver driven by an input file — excellent for automation and repeat runs.
Get it from the vendorשכבה 2 — אלמנטים סופיים אמיתיים
PrePoMax — ההמלצה המרכזית
אם אתם רוצים חוויה של תוכנת FEA מסחרית בלי רישיון, זו התשובה. PrePoMax הוא ממשק גרפי מלא לפותר CalculiX: מייבאים גיאומטריה, מרשתים, מגדירים חומרים, תנאי שפה ועומסים בעכבר, מריצים ורואים תוצאות באותו חלון. CalculiX עצמו משתמש בתחביר קלט קרוב מאוד ל-Abaqus, כך שמי שלמד Abaqus בקורס ימצא את עצמו בבית.
Code_Aster
הפותר של חברת החשמל הצרפתית, שמשוחרר בקוד פתוח. הוא מכסה ניתוח סטטי ודינמי, לא-לינאריות של חומר ושל גיאומטריה, מגע, זחילה ועייפות — ברמת עומק שקשה למצוא בכלי חינמי. עובד יחד עם SALOME כסביבת קדם-ועיבוד. זה כלי לעבודת תזה, לא לשיעורי בית.
Elmer FEM
סביבה רב-פיזיקלית עם ממשק גרפי משלה — מוצקים, חום, זרימה ואלקטרומגנטיות באותו מודל. אחת הכניסות הידידותיות יותר לעולם ה-FEA הפתוח כשצריך יותר מתחום פיזיקלי אחד.
PrePoMax
University of Maribor
Full graphical front end for CalculiX — meshing, materials, loads and results in one window.
Get it from the vendorCalculiX
CalculiX Project
Open-source FEA with syntax close to Abaqus. The solver behind the FreeCAD FEM workbench.
Get it from the vendorCode_Aster
EDF
EDF industrial finite element solver — nonlinear, dynamic and thermo-mechanical, open source.
Get it from the vendor
Elmer FEM
CSC — IT Center for Science, Finland
Multiphysics FEA — solids, flow, heat and electromagnetics — with its own graphical interface.
Get it from the vendorשכבה 3 — כשהבעיה לא סטנדרטית
OpenSees
סביבת החישוב של עולם הנדסת רעידות האדמה, מבית UC Berkeley. המודל נכתב כסקריפט ולא נבנה בממשק גרפי, וזה היתרון: חומרים לא-לינאריים, אלמנטים סיביים וניתוח דינמי היסטוריית-זמן ברמת שליטה שכלים מסחריים לא נותנים. נפוץ מאוד בעבודות תזה. דורש היכרות עם Tcl או Python.
FEniCS ו-Kratos
כאן כותבים את המשוואה עצמה. FEniCS מאפשר לנסח את הצורה החלשה של המשוואה כמעט כפי שהיא על הנייר, ו-Kratos היא מסגרת רב-פיזיקלית מודולרית לבעיות גדולות. שתיהן למי שהבעיה שלו חורגת ממה שפותר מוכן יודע לעשות.
OpenSees
Pacific Earthquake Engineering Research Center, UC Berkeley
Nonlinear and dynamic structural analysis driven by scripts, from the earthquake engineering world.
Get it from the vendorFEniCS
FEniCS Project
פתרון PDE באלמנטים סופיים מתוך ניסוח וריאציוני ב-Python — לבעיות לא סטנדרטיות.
Get it from the vendorKratos Multiphysics
CIMNE
מסגרת רב-פיזיקלית — מבנים, זרימה, FSI וגיאוטכניקה — מודולרית ומונעת Python.
Get it from the vendorמה שחסר — וכדאי לדעת מראש
שימו לב לפער אחד מרכזי: כמעט אף כלי חינמי לא מבצע תכן לפי תקן. הפותרים כאן יחזירו לכם מאמצים ותזוזות מצוינים, אבל הם לא יבדקו את החתך מול ת"י 466 או מול Eurocode ולא יפיקו דוח שאפשר לצרף לתיק הגשה. בין הניתוח לבין התכן החתום יש שלב שנשאר עליכם.
יוצא דופן בהקשר הישראלי: תוכנות החישוב של אדיט — עוגנים לבטון, קוצים, מעקות, קירות מסך ופיגומים — חינמיות, רצות בדפדפן, בנויות לפי התקינה הישראלית ומפיקות דוח חישוב מלא. הן ממוקדות בתחומן ולא מחליפות פותר כללי, אבל בדיוק בנקודות שהן מכסות הן סוגרות את הפער הזה. גילוי נאות: בעל האתר הזה הוא גם בעל אדית.
AAS — תכנון עוגנים לבטון
אדיט בע"מ (ADIT)
תכן עוגנים מכניים וכימיים בבטון לפי EN 1992-4, כולל בטון סדוק וסייסמי, עם דוח חישוב מלא.
Get it from the vendor
ARS — חיבור חלקי בטון עם קוצים
אדיט בע"מ (ADIT)
תכן קוצים מודבקים לפי EN 1992-1-1, ת"י 466 ו-ACI, מתוך הגדרת החיבור וכוחות החתך.
Get it from the vendor
FACADESOFT — תכנון קירות מסך וזכוכית
אדיט בע"מ (ADIT)
תכן קירות מסך, חזיתות וזכוכית מבנית לפי ת"י 1568 — זכוכית, אלומיניום, ברקט, עיגון וסייסמי.
Get it from the vendorומה עוד כדאי להתקין
שלושה כלים שאינם ניתוח מבנים אבל ילוו אתכם בכל קורס: Python עם NumPy ו-SciPy לחישובים ולעיבוד תוצאות, GNU Octave אם יש לכם סקריפטים בתחביר MATLAB, ו-ParaView להסתכל על תוצאות של מודלים גדולים.
Python
Python Software Foundation
שפת החישוב המרכזית בהנדסה, עם NumPy, SciPy, pandas ו-Matplotlib סביבה.
Get it from the vendor
GNU Octave
GNU Project
Numerical computing in MATLAB-compatible syntax — matrices, equations, signals and plots.
Get it from the vendor
ParaView
Kitware / Sandia / Los Alamos
Large-scale simulation post-processing — slices, streamlines and animation.
Get it from the vendorכל כלי ניתוח המבנים החינמיים במדריך · מה זה בעצם רישיון סטודנט