Come promesso ho finalmente realizzato un breve manuale d’uso (in italiano) per Ftool. Poiché l’ho scritta praticamente durante il mio primo approccio al programma, essa risulta formulata in chiave quasi narrativa. Un po’ come se avessi raccontato nel mio diario personale come ho affrontato il mio primo incontro con questo software. E’ stato così piacevole e immediato che forse non avrebbe necessitato alcuna guida d’uso. Ma visto che ogni giorno giungono a questo sito svariate visite di studenti alla ricerca di una dispensa che sveli gli arcani della creatura di Luiz Fernando Martha, ho voluto condividere con tutti voi le mie scoperte.

Personalmente sto utilizzando questo programma come supporto allo studio di Scienza delle Costruzioni e sono sicuro che mi tornerà molto utile anche nella vita professionale, come auguro a tutti voi.

Buono studio e buona lettura!

Ftool, questo arcano sconosciuto!

Prima di iniziare, dovete verificare se la vostra versione di Ftool è aggiornata.

La prima cosa che colpisce di questo programma, in senso positivo, è che non richiede istallazione: basta estrarlo dalla cartella compressa e salvarlo in un percorso di cui si ricorderà facilmente la posizione (salvo di crearne un link sul desktop).

È un programma estremamente leggero: occupa poco più di 3 Mb sul disco fisso (a meno di volerlo tenere sempre a portata di mano in una pennetta usb) e l’avvio è praticamente immediato: tra il doppio click sull’icona e l’apertura dell’applicazione intercorrono infatti pochissimi istanti.

La prima schermata che appare, all’apertura dell’applicazione, è quella tipica dei “credits” cui siamo abituati ad accedere dal menù help-> informazioni su… (peraltro assente in Ftool). Luiz Fernando Martha (docente di Ingegneria Civile e creatore di Ftool) ha deciso legittimamente di far apparire questa finestra ad ogni avvio (v. fig. 1) e non sembra aver previsto la possibilità di agire tra le opzioni per toglierla. Tuttavia ritengo che ricordarsi di chi abbia realizzato questo prodigioso programma sia il mimino, rispetto al grande beneficio di disporne gratuitamente!

Figura 1: finestra introduttiva di Ftool

Una volta chiusa la finestra di “benvenuto” (fare click su close) si può immediatamente godere della sobria GUI (v. fig. 2) che reca la classica barra dei menù in alto e tante altre icone intelligibili che vedremo poco per volta.

Figura 2: Gui di Ftool

Iniziare con un esempio

Ritengo che il modo migliore per imparare ad usare un programma sia quello di smanettarci sopra immediatamente, senza stare a perdere troppo tempo appresso a pallose quanto prolisse guide e manuali vari.

Pertanto inizierei immediatamente a risolvere un problema facile facile consistente in una travatura reticolare piana composta da tre aste aventi una cerniera in comune, su cui insiste il carico, e le altre tre fissate “al soffitto”. Per fare ciò torna utile anzitutto spuntare la casella “grid” e la casella “snap” in basso a destra. Ciò permetterà di realizzare delle geometrie regolari, piuttosto che strutture “alla Giotto”. Selezionare l’icona relativa allo strumento “insert member”, rappresentato da una linea blu obliqua (v. fig 3) e spostare il puntatore del mouse sulla schermata bianca.

Figura 3: strumento "insert member"

Cliccare su un punto dello schermo che rappresenterà il punto iniziale della prima trave. Cliccare quindi su un altro punto: la trave è così definita. Fare lo stesso per realizzare anche le altre due travi come mostrato in figura 4:

Figura 4: definizione delle travi

Bisogna ora definire il materiale che costituisce le travi. Selezionare l’icona “material parameters” in alto a sinistra (v. fig. 5).

Figura 5: Parametri del materiale

Nella parte destra della finestra appare un’apposita scheda in cui è richiesto di definire le proprietà del materiale. Cliccare sul simbolo “create new material parameters” (v. fig. 5). Quindi scegliere un nome per il nuovo materiale e selezionare, ad esempio, “Steel isotropic” (acciaio isotropo).

Figura 6: definizione dei legami costitutivi

Una volta definito il materiale, occorre applicarne le proprietà agli oggetti disegnati. Per fare ciò è sufficiente cliccare sull’icona “Apply current material to all members”, che è una delle tre icone sotto quella “create new material parameters”.

Ora è richiesto di caratterizzare la sezione delle travi. Per fare ciò basta cliccare sulla seconda icona di quelle indicate in fig. 5 “Section properties”.

Seguendo una trafila analoga a quella descritta per caratterizzare il materiale si riesce anche a definire la sezione.

Le travi vanno ora vincolate. Per fare ciò occorre inserire, ad esempio, delle cerniere alle estremità. In alto a sinistra, accanto alle due icone usate in precedenza per caratterizzare il materiale e la sezione, si trova anche l’icona “Support conditions”. Nel solito riquadro a destra occorre quindi definire quali gradi di libertà inibire. Nel caso in esame, volendo realizzare delle cerniere, bisogna spuntare le caselline “Fix” su “Displac. x” e “displac. y”. Selezionare quindi i tre nodi in alto, nel disegno, ciccandoli uno per uno con il tasto Maiusc premuto (questo è un trucchetto che funziona per quasi tutti i programmi di Windows). Infine applicare i vincoli cliccando sull’icona “Apply support conditions to selected nodes”. Il risultato sarà quello di fig. 7:

Figura 7: applicazione dei vincoli

Ora occorre formalizzare il fatto che il nodo in basso è in realtà una cerniera che tiene insieme tra loro le estremità delle travi. Per fare ciò cliccare su “Rotation release” in alto a sinistra (ormai siamo diventati bravi). Dopo averlo fatto così tante volte l’occhio cade automaticamente sul riquadro a destra dove occorre selezionare “articolate all members at node”. Selezionare quindi il nodo in basso e poi, come ormai sappiamo benissimo, cliccare su “Apply to selected…”. Il risultato è un cerchietto attorno al nodo (v. fig. 8).

Figura 8: applicazione cerniera a nodo

L’ultimo passo, nel definire il modello, consiste nell’applicare il carico. In particolare si vuole applicare un carico verticale al nodo in basso. Per fare ciò basta cliccare su “Nodal forces” (v. fig. 9).

Figura 9: Applicazione carichi nodali

Seguire quindi la solita procedura per definire il carico e applicarlo al nodo. Il risultato è quello di fig. 10:

Figura 10: Applicazione del carico

Il gioco è fatto! Adesso basta semplicemente godersi i risultati (reazioni vincolari, caratteristiche di sollecitazione, deformazioni…), ottenibili servendosi delle icone in alto a destra (v. fig. 11).

In realtà Ftool non è munito di un vero e proprio post-processore. Tutte le attività di input e output sono contenute nella stessa pagina.

Figura 11: pulsanti per il calcolo

Prima di svolgere i conti il programma chiede di salvare il progetto.

Di seguito sono riportate le immagini dei risultati ottenuti:

Figura 12: Caratteristiche di sollecitazione

Figura 13: Deformata

Trovate il file con questo esempio nella sezione download del sito (per poterlo scaricare è necessario essere iscritti).

Questa guida ovviamente presenta soltanto una frazione di tutte le funzionalità del programma. Tuttavia ritengo che ciò che importi veramente sia soltanto capirne la filosofia e spero di esserne stato capace.

Troverete, in futuro, altre guide più dettagliate per utilizzare funzioni più avanzate, come l’uso di corpi totalmente o parzialmente indeformabili, la definizione di una "mesh" più o meno fitta, l’uso di carichi distribuiti e molto altro ancora.
In particolare, se volete approfondire le vostre conoscenze su Ftool, vi consiglio caldamente di consultare la mia traduzione in italiano della guida ufficiale.