Open Source FEA Software as an Accessible Alternative to Ansys and Nastran

Limitations of  Commercial FEA Software

While commercial proprietary finite element analysis (FEA) software like Ansys, MSC Patran & Nastran, Abaqus, Altair remains a staple in many engineering environments, its high costs and restrictive licensing models pose significant barriers for many users, particularly small and medium businesses that hinder its widespread adoption. Leading commercial software packages often come with hefty license price tags that can amount to thousands of USD or even tens of thousand of USD for a one-year lease or maintenance.

The reliance on commercial FEA software also raises concerns about long-term sustainability. As companies invest heavily in these tools, they may find themselves locked into expensive contracts or reliant on specific vendors for updates and support. This situation can stifle innovation and limit the ability to adapt to new methodologies or technologies that emerge in the field.

Google Trends web search popularity compared: Open-source CFD FEA (OpenFOAM) vs. commericial CFD FEA systems from Ansys, Dassault Systèmes, Hexagon and Altair (Ansys Fluent, PowerFLOW, Cradle CFD and Altair CFD)

While universities may offer student licenses or discounted academic versions of commercial FEA software packages, these solutions do not fully address the broader challenges faced by users. Academic licenses often have restrictions on usage that prevent students from applying their skills in real-world scenarios or limit the scope of projects they can undertake. Furthermore, these licenses typically expire after a set period, necessitating ongoing costs for continued access to the software once students transition into professional roles. This cycle can create a disconnect between academic training and industry requirements, leaving graduates ill-prepared to handle the sophisticated demands of modern engineering tasks.

In contrast, open-source FEA software often provides robust capabilities without prohibitive license costs and allows users to perform complex simulations while maintaining full control over their projects. The flexibility of open-source solutions also fosters a collaborative environment where users can contribute to and enhance the software's capabilities. As more engineers and researchers recognize these benefits, the shift towards open-source solutions could redefine how FEA is utilized across industries, making advanced simulation accessible to a broader audience.

Open Source FEA Sofware Packages Compared

Here are the most popular open-source FEA software packages, along with their capabilities, developers, and industries they serve:

Open source FEA jak przystępna alternatywa dla Ansys i Nastran

Ograniczenia komercyjnego FEA oprogramowania

Komercyjne oprogramowanie dla analizy elementów skończonych (finite element analysis, FEA), takie jak Ansys, MSC Patran & Nastran, Abaqus, Altair pozostaje podstawą w wielu środowiskach inżynierskich, ale jego wysokie koszty i restrykcyjne modele licencjonowania stanowią znaczące bariery dla wielu użytkowników, zwłaszcza małych i średnich przedsiębiorstw, co utrudnia jego powszechne przyjęcie. Wiodące komercyjne pakiety oprogramowania często są dostarczane z wysokimi cenami licencji, które mogą wynosić tysiące USD lub nawet dziesiątki tysięcy USD za rok posiadania licencji lub wsparcia technicznego.

Poleganie na komercyjnym oprogramowaniu FEA budzi również obawy o długoterminową stabilności i zdolnośći do podtrzymania (sustainability). Kiedy firmy intensywnie inwestują w te narzędzia, oni mogą zostać zmuszone do wiązania kosztownych kontraktów lub polegania na aktualizacjach i wsparciu technicznym od konkretnych dostawców. Taka sytuacja może tłumić innowacyjność i ograniczać zdolność do dostosowywania się do nowych metodologii i technologii pojawiających się w danej dziedzinie.

Google Trends web search - porównanie popularności: Open-source CFD FEA (OpenFOAM) vs. komercyjny CFD FEA systemy Ansys, Dassault Systèmes, Hexagon i Altair (Ansys Fluent, PowerFLOW, Cradle CFD i Altair CFD)

Uniwersytety mogą oferować licencje studenckie lub wersje akademickie komercyjnych pakietów oprogramowania FEA po obniżonych cenach, ale rozwiązania te nie w pełni odpowiadają szerszym wyzwaniom stojącym przed użytkownikami. Licencje akademickie często zawierają ograniczenia użytkowania, które uniemożliwiają studentom stosowanie swoich umiejętności w sytuacjach z życia realnego lub ograniczają zakres projektów, jakie mogą realizować. Co więcej, licencje te zazwyczaj tracą ważność po upływie określonego czasu, co powoduje konieczność ponoszenia bieżące kosztów za ciągły dostęp do oprogramowania, gdy studenci przechodzą do ról zawodowych. Cykl ten może prowadzić do rozdźwięku między szkoleniem akademickim a wymaganiami przemysłu, co może skutkować nieprzygotowaniem absolwentów do stawiania czoła skomplikowanym wymaganiom stawianym przez współczesne zadania inżynierskie.

W przeciwieństwie do tego open source FEA oprogramowanie często zapewnia solidne funkcje bez wygórowanych kosztów licencji i pozwala użytkownikom wykonywać złożone symulacje przy jednoczesnym zachowaniu pełnej kontroli nad swoimi projektami. Elastyczność rozwiązań typu open source sprzyja również tworzeniu środowiska współpracy, w którym użytkownicy mogą wnosić swój wkład w rozwój oprogramowania i jego rozszerzanie. Podczas gdy więcej inżynierów i badaczy dostrzega te korzyści, przejście na rozwiązania typu open source może zmienić sposób wykorzystania analizy elementów skończonych w różnych branżach, sprawiając, że zaawansowana symulacja stanie się dostępna dla szerszego grona użytkowników.

Open Source FEA - porównanie pakietów oprogramowania

Poniżej przedstawiono najpopularniejsze pakiety oprogramowania open source FEA, ich możliwości, organizacji, które ich stworzyły, oraz branże, w których są stosowane:

Самый легкий способ изучения английского с помощью видео TED

Видео TED представляют собой не только качественный контент по самым разным областям знаний, но и одну из самых легких и интересных возможностей для изучения английского языка. Все видео там снабжены субтитрами - как на английском, так и переводом на многие другие языки, в том числе и на русский.

Благодаря качеству и разнообразию контента TED (по сравнению с контентом учебных курсов, специально созданном для изучения английского), на нем сравнительно легко удерживать внимание, в том числе и при повторении просмотра одного и того же интересного видео (повторения работают для изучения языка лучше, чем просмотр каждого видео по одному разу) - потому что информация на TED подается в очень концентрированном виде и повторные просмотры видео представляют собой естественный процесс углубленного изучения вопроса, раскрывающегося в нем.

Ниже показаны настройка мобильного приложения TED (iOS или Android) и страницы Youtube с видео TED таким образом, чтобы отображались субтитры на двух языках. Вывод двойных субтитров в мобильном приложении TED настраивается в его опциях.

Теперь реализуем все это на десктопном компьютере в Youtube, например для этого видео (все видео TED также доступны на Youtube каналe TED).

Scoring Prospective Clients and Projects on a Freelance Platform (Upwork etc.)

The scope of this material is to outline the process of applying to freelance projects, aiming to provide a comprehensive approach and prioritize the most promising prospective clients.

The material primarily focuses on Upwork as it is the largest platform in this niche. However, the key points can also be applied to other freelance platforms that provide similar functionality.

The material is not intended for beginners on Upwork. It primarily caters to experienced freelancers who aim to not only find suitable projects but also want to more rationally allocate their time and attention across different projects and clients during the search process. The goal is to prioritize projects based on the expectations of future work and anticipated earnings, rather than distributing attention equally among them.

Скоринг перспективных проектов и клиентов на фриланс-платформе (Upwork и т. п.)

Целью данного материала является построение процесса рассылки заявок на проекты для фрилансеров таким образом, чтобы обеспечить более тщательную фокусировку на наиболее перспективных клиентах.

Рассматривается Upwork, как наиболее крупный ресурс в этой нише, но основные положения могут быть, конечно, применены и к другим аналогичным фриланс-платформам - в той мере, в которой они предоставляют соответствующую информацию.

Данный материал предназначен, прежде всего, не для новичков, а для опытных фрилансеров, которых интересует не просто нахождение какой-нибудь подходящей работы, а именно наибоилее рациональное распределение времени и внимания между различными работами и клиентами при поиске - чтобы внимание между ними распределялось не поровну, а в соответствии с перспективностью работы с тем или иным клиентом - прежде всего в плане ожидаемого заработка.

Using Mind Maps for Visualizing Тeam Goals in OKR Framework

Team Goal Setting, Communication, and Tracking - Implementation of the Objectives and Key Results (OKR) Methodology via Mind Maps

Upon closer acquaintance with the OKR methodology, it becomes clear that the most important aspects are the clarity and coherence of objectives and key results. The specific implementation method of the methodology (such as choosing software tools) is not as crucial as ensuring that the objectives and key results are appropriate and effectively communicated among team members. Software should simply facilitate easy browsing, tracking, and assessment of achievements. The abundance of software tools in this field is somewhat surprising, as there is little that can be automated here. Introducing additional software tools may even exacerbate the situation, as each tool requires additional attentional shifts, and our resources for this are limited.
In certain cases (particularly when the entire organization is located in one office), the entire methodology can be implemented on paper without the need for software.

Given all of the above, it is reasonable to consider mind maps as a suitable tool for implementing OKR. To clearly demonstrate how this can be done, I took the OKR examples listed in the most well known book on this subject area: John Doerr - Measure That Matters and demonstrated how these examples would appear on mind maps to assess the effectiveness of this approach in maintaining the OKR system for various use cases.

Использование майндмапов (mind maps) для визуализации командных целей по методике OKR

Постановка, коммуницирование и отслеживание целей и ключевых результатов в организации с помощью mind maps (карты cвязей, мыслей, памяти, ассоциаций)

При углублении в тему OKR все больше понимаешь, что главным в ней является ясность и связанность целей и ключевых результатов. А сам способ реализации методики (например, выбор программных средств) является не таким важным - главное, чтобы цели и ключевые результаты были адекватными и правильно структурированы между людьми внутри организации.  Программные средства просто должны обеспечивать их удобный просмотр, а также отслеживание и оценивание их достижения. Их обилие в данной области даже несколько удивляет, т. к. тут мало что можно автоматизировать и внедрение дополнительных программных средств может сделать только хуже, т. к. каждое из них требует дополнительного переключения внимания, ресурсы которого ограничены.

В некоторых случаях (если вся организация территориально находится в одном месте), вся методология, в принципе, может быть даже реализована на бумаге, без применения компьютера.

С учетом всего вышесказанного, можно рассмотреть майндмапы (mind maps) в качестве подходящего инструмента для реализации OKR. Чтобы наглядно описать, как можно это сделать, я взял примеры OKR, перечисленные в наиболее авторитетной книге по этой теме: John Doerr - Measure That Matters (Джон Дорр - Измеряйте самое важное) и показал, как бы эти примеры выглядели на майндмапах - чтобы посмотреть, насколько оптимальным вариантом ведения системы OKR это будет являться в разных случаях.

GTD Implementation via New Google Keep and Calendar Features

In recent years, Google Keep and Calendar have significantly enhanced their functionality, enabling a more convenient implementation of the Getting Things Done (GTD) methodology using these tools.

Back in 2015, I published a material on implementing GTD via Google Calendar. The material presented now can be seen as an updated version of GTD implementation, adhering to the same principles but utilizing more contemporary tools.

In my 2015 material, Google Calendar was selected as the sole foundational element for all five stages of the workflow for GTD control aspect.

Now, on different stages, two different services will be utilized as foundational elements - Google Calendar and Keep - based on the applicability of their functionalities for each specific stage.

• Calendar now will be utilized as the foundation for Review-Reflect and Do-Engage stages.

• Keep will be utilized as the foundation for Collect-Capture, Process-Clarify and Organize stages.

GTD implementation in Google Calendar, “on week” next actions list is unfolded:

Реализация системы GTD на основе новых возможностей Google Keep и Calendar

За последние годы Google Keep и Calendar значительно расширили свою функциональность, что дает возможность построить более удобную реализацию методологии GTD (Getting Things Done) на их основе.

Ранее я уже публиковал материал с реализацией GTD на основе Google Calendar. Представленный теперь материал можно рассматривать как обновленную реализацию GTD на тех же принципах, но с использованием более современных средств.

В моем материале 2015 года в качестве базового элемента для всех пяти фаз управления рабочим процессом (Control) в системе GTD был выбран один и тот же сервис - Google Calendar. Теперь на различных фазах в качестве базовых элементов будут использоваться два разных сервиса - Calendar и Keep - в соответствии с приспособленностью их функционала для отдельных фаз.

• Calendar теперь будет использоваться в качестве базы для фазы обзора (Review-Reflect), а также для фазы выполнения (Do-Engage).
• Keep будет использоваться в качестве базы для фазы сбора (Collect-Capture), фазы обработки (Process-Clarify) и фазы организации (Organize).

Реализация GTD в Google Calendar, развернут список ближайших действий на неделю:

                                                                                            

Google OKR Video пять лет спустя - обзор опыта Google Ventures по внедрению OKR (2012-2017)

Google OKR Video - видео с семинаром об OKR от Рика Клау (Rick Klau) - партнера Google Ventures, было записано еще в конце 2012 года и стало, фактически, первой презентацией  OKR для широкой аудитории - до этого о информация о методологии просачивалась только небольшими фрагментами, через бывших сотрудников Intel и Google.

В ноябре 2017 года Рик решил отметил пятилетие этого знаменательного семинара серией твитов, где существенно поправляет некоторые моменты из своей презентации. Этот новый материал не представлен на официальных ресурсах Google, поэтому даже в 2018 году появляются все новые статьи по OKR, в том числе и на русском, основывающиеся на Google OKR Video, но не учитывающие эти важные поправки к нему:

Time Management and Smartphone. Self-Organization Using GTD and Google Calendar

1. Self-Organization, GTD and Time Management – Why?

This article covers the system of self-organization based on GTD (Getting Things Done) methodology and online calendar (Google Calendar etc.)

Google Calendar layout after implementation of the self-organization system presented:

Постановка целей с помощью OKR – перевод руководства Google re:Work и другие материалы по OKR

В данном материале представлен перевод руководства Google re:Work Guide: Set goals with OKRs а также некоторые идеи относительно OKR, основанные на моем опыте работы для американской компании Atiim - одного из ведущих поставщиков OKR-систем.

Я решил не писать с нуля еще один общий обзор по OKR, а просто перевести это, на данный момент, наиболее авторитетное руководство по OKR, и дополнить его своими материалами и наблюдениями, которые не вполне раскрыты там. В самом начале материала добавлены небольшие пояснения по переводу основных терминов, а в конце собраны ссылки на наиболее интересные русские и украинские ресурсы по OKR и другие дополнительные материалы по OKR.

Использование музыки вместо лингафонного курса при изучении иностранного языка

Обновлено (09.04.20)
За последние годы в Youtube появились большие коллекции музыкальных видео с уже встроенными в видеопоток двойными субтитрами (на английском и русском), например тут или тут. Их применение делает процесс изучения английского с использованием музыки намного проще, особенно для мобильных устройств (из-за отсутствия необходимости отслеживать контент в трех местах одновременно). 
Также аналогичным образом можно изучать через видео TED, о чем рассказано в моей новой статье - Самый легкий способ изучения английского с помощью видео TED.

В моем предыдущем материале рассматривалось использование лингафонного курса на начальных этапах изучения иностранного языка (в составе метода Умин, для английского языка). Практика показала что большой проблемой лингафонных курсов является их скучность, неинтересность. При недосточной мотивации эта проблема может стать непреодолимой и сделать невозможным дальнейшее обучение.

Далее, для конкретности, везде будет предполагаться изучение английского, однако все это применимо и для любого другого языка.

Целью данного материала  является замена лингафонных курсов на некий более интересный и легкоусваиваемый контент, который бы обеспечивал проработку (разбирание, понимание, проговаривание) примерно такого же объема англоязычного контента (тексты и аудиозаписи), как и лингафонный курс.

Основным требованием к такому контенту является его доступность одновременно в трех вариантах: английская аудиозапись, соответствующий английский текст, соответствующий русский текст (перевод), а также готовность прослушивать его многократно (хотя бы 20-30 раз) и суммарная продолжительность, соответствующая среднему лингафонному курсу (2-3 часа аудио).

Самообучение английскому – оптимальная организация времени. Практика занятий по методу Умин для компьютера и смартфона

Обновлено (03.12.16, 18.10.21)
Tеперь можно скачать здесь (ссылка обновлена) все файлы 01А..63Я, указанные ниже, в том числе и их отдельные фрагменты 01А1, 01А2... - чтобы не заниматься их нарезкой и переименованием самостоятельно (старая ссылка перестала работать в 2021 из-за апдейта Google Drive, теперь эта новая ссылка снова работает).

Метод Умин является одной из наиболее популярных альтернативных методик изучения иностранного языка, он известен уже более 20 лет и имеет многие сотни отзывов в прессе и интернете. Метод был опубликован в 1993 году в книге Умин Е. А. “Иностранный легко и с удовольствием” (50 стр., доступно в интернете). Автор метода, член-корреспондент РАМН Евгений Алексеевич Умрюхин в интервью рассказывает о его возможностях так:
- Я видел много примеров, когда после полугода изучения языка моим методом человек получал возможность общаться на нем, может несовершенно, допуская отдельные ошибки или испытывая иногда трудности в выражении сложных мыслей. Но в общении, восприятии речи и чтении книг на иностранном языке эти трудности быстро преодолевались. Предложенный метод эффективен, потому что он существенно отличается от многих стандартных.

Тайм-менеджмент и смартфон. Самоорганизация на основе GTD и Google Calendar

В 2018 году мною была сделана новая, полностью переработанная версия этого материала на основе новых возможностей Google Keep и Calendar.

1. Самоорганизация, GTD и тайм-менеджемент – зачем это нужно?

В данной материале рассматривается реализация системы самоорганизации на основе методики GTD (Getting Things Done) и онлайн-календаря (Google Calendar и т. п.).

Примерный вид Google Calendar после реализации методики самоорганизации, предложенной в данном материале:

Finite Element Analysis in Ansys and Nastran | Расчеты методом конечных элементов в Ansys и Nastran

Much of the content has been moved here from my old website sergeykin.nm.ru
Значительная часть контента тут была перенесена с моего старого сайта

Documentation for Ansys and Nastran | Документация по Ansys и Nastran

My articles on practical applications of finite element method, tutorials for Ansys and Patran.

Мои статьи о практическом применении метода конечных элементов, а также учебные материалы по Ansys и Patran.

Structural analysis for aerospace industry – examples of my work using Nastran and Patran
Прочностные расчеты для авиастроения – примеры моих работ с использованием Nastran и Patran
See also:
https://www.nytimes.com/2001/05/26/business/boeing-s-russian-edge.html (full text: part 1, part 2)
https://eislab.gatech.edu/projects/boeing-psi/ (methodology)

Parametric optimization of fluoropolymer bellows for intravascular robot propulsion system in Ansys

Параметрическая оптимизация фторопластового сильфона для движителя внутрисосудистого робота в Ansys

Programs for structural analysis and design optimization developed by me for my thesis – screenshots and brief description

Программы для расчетов на жесткость и оптимизации, разработанные мною при подготовке диссертации – скриншоты, краткое описание