GeoDict® é um simulador de materiais inovador e fácil de usar que apresenta a solução mais completa para processamento de imagens 3D em escala múltipla, modelagem de materiais, visualização, caracterização de propriedades de materiais, desenvolvimento de materiais baseados em simulação e otimização de processos.
São benefícios no uso do software GeoDict®:
- Simulações rápidas de experimentos para definição de propriedades mecânicas;
- Previsão não destrutiva de propriedades de materiais com repetibilidade;
- Redução – ou, até mesmo, eliminação – de testes laboratoriais que podem ser caros e exigir muito tempo;
- Projeção baseada em simulação de materiais inovadores que atendem a requerimentos de vários setores industriais.
Inovação através de simulação - Conheça algumas das aplicações para o software GeoDict®:
- Estruturas Materiais
Os materiais estruturais são usados em uma ampla variedade de aplicações para fabricar produtos para os quais os materiais usados devem atender a uma variedade de requisitos. O comportamento mecânico geralmente desempenha o papel principal, mas propriedades como condutividade térmica e elétrica ou expansão térmica também devem ser consideradas. Portanto, o conhecimento dessas propriedades é crucial no desenvolvimento de materiais e componentes.
O software GeoDict® oferece soluções personalizadas para a análise de materiais compósitos, cerâmica, metais e espumas. Outros materiais, como polímeros ou materiais de construção, também podem ser analisados no GeoDict®.
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- Filtragem de Gás, Líquido e Fuligem
Os filtros são essenciais na indústria e na vida cotidiana, para preservar a funcionalidade de máquinas e para proteção contra substâncias tóxicas e alergênicas.
As demandas de eficiência, seletividade, capacidade e vida útil do filtro aumentam constantemente e são necessárias soluções altamente especializadas para todas as aplicações de filtragem.
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- Petrofísica Digital
As decisões relativas ao desenvolvimento e à produção de reservatórios de petróleo e gás são orientadas por modelos de reservatórios. Tomar a melhor decisão depende de quão bom e rápido esses modelos podem ser gerados.
A qualidade dos modelos de reservatório depende essencialmente das propriedades físicas das rochas. Portanto, a análise rápida e precisa da amostra de rocha é de suma importância para essas decisões. As propriedades das rochas são determinadas por meio da análise da amostra de rocha proveniente de um testemunho em laboratório ou por análise numérica do núcleo em um computador, também chamada de Petrofísica digital (Digital Rock Physics - DRP).
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- Pilhas e células de combustível
Otimizar o desempenho das unidades de armazenamento de energia (baterias) e a eficiência das unidades de conversão de energia (células de combustível) é o principal desafio na transformação lucrativa de fontes de energia renováveis em eletricidade.
Surgiu um interesse generalizado em melhorar o armazenamento de energias renováveis intermitentes, como energia eólica e solar, ou aumentar a eficiência de dispositivos portáteis para uso elétrico fora da rede, como em veículos híbridos e elétricos ou em célula de combustível de veículos.
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O software de simulação GeoDict® apresenta o fluxo de trabalho completo para seu laboratório digital, o que inclui: Importação, Projeção, Análise, Previsão e Exportação
Importação: Os módulos ImportGeo facilitam importar materiais a partir de tomografia computadorizada (CT-scans) ou formatos triangulados.
- ImportGeo-Vol
O módulo ImportGeo-Vol é usado para importar imagens tridimensionais de objetos reais e prepará-los para análises adicionais no software GeoDict.
No processo ImportGeo-Vol, as imagens capturadas através de várias técnicas (como tomografia microcomputada ou MEV/FIB) são importadas, melhoradas qualitativamente - através de etapas de processamento de imagem - e depois segmentadas.
O ImportGeo-Vol cria modelos geométricos tridimensionais, adequados para executar simulações, caracterização e modelagem neles.
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- ImportGeo-CAD
O módulo ImportGeo-CAD é usado para importar modelos geométricos no formato CAD (* .stl) e, assim, possibilitar a transformação de um modelo CAD em uma estrutura GeoDict voxel (pixel 3d). O objetivo final é usar os recursos de simulação GeoDict em modelos CAD.
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Projeção: Os módulos para projeção permitem modelar materiais a partir de um esboço, de acordo com parâmetros-base gerado a partir de dados pré-determinados ou seguindo projetos originais e únicos.
- FiberGeo
O módulo FiberGeo cria modelos digitais a partir das propriedades estatísticas de um não tecido ou de um compósito, como os parâmetros conhecidos da fibra e a distribuição da orientação da fibra. O modelo digital é uma microestrutura 3D detalhada do material que revela a microestrutura e permite o tipo de análise minuciosa possível apenas a partir de uma varredura µCT.
Além disso, alterando o modelo estatístico subjacente, novos materiais podem ser projetados e suas propriedades podem ser computadas. A nova projeção pode ser comparado aos produtos existentes e seu desempenho otimizado.
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- PaperGeo
O PaperGeo cria modelos digitais de papel a partir das propriedades estatísticas de uma folha de papel plana ou de uma camada composta, com as fibras sendo orientadas principalmente em um plano.
Os parâmetros de modelagem são os parâmetros de fibra conhecidos e a distribuição da orientação da fibra no plano.
O modelo digital consiste em uma microestrutura 3D detalhada do papel que revela a micro-morfologia e permite o tipo de análise minuciosa possível apenas a partir de uma varredura µCT.
Além disso, novos materiais de papel podem ser projetados e suas propriedades de material podem ser calculadas alterando o modelo estatístico subjacente. O novo design pode ser comparado aos produtos existentes e seu desempenho otimizado.
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- GrainGeo
O módulo GrainGeo cria modelos 3D digitais de cerâmica, materiais sinterizados, embalagens de grãos ou pós. O ponto de partida para a modelagem são parâmetros definidos pelo usuário, como distribuição de tamanho de grão conhecida, distribuição de tamanho de poro e formas de grão. O modelo detalhado da microestrutura digital 3D permite uma análise visual minuciosa, caso contrário, só é possível a partir de um µCT-scan.
Alterando os parâmetros subjacentes ao modelo, novas estruturas de material são projetadas e suas propriedades de material são computadas. Novos projetos e produtos existentes são comparados e o desempenho é otimizado.
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- FoamGeo
O módulo FoamGeo cria modelos 3D digitais de estruturas de espuma regulares (células Kelvin) e aleatórias, com base em uma descrição estatística de tamanhos, formas e orientações das células. As espumas regulares e aleatórias podem ser espumas de poros fechadas ou espumas de poros abertos (esponjas).
O modelo digital é uma microestrutura 3D detalhada de uma espuma que pode ser visualizada e permite o tipo de análise minuciosa possível apenas a partir de uma varredura µCT.
Novas espumas podem ser projetadas alterando a descrição estatística subjacente e suas propriedades do material podem ser simuladas através de cálculos.
As propriedades da nova espuma podem ser comparadas às de produtos existentes e o desempenho da espuma otimizado para muitas aplicações.
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- WeaveGeo
O módulo WeaveGeo® pode ser usado para projetar e gerar modelos 3D de estruturas de tecido regulares, incluindo tecidos, plásticos reforçados com fibra de carbono e malhas de arame em questão de minutos.
As propriedades do material podem ser simuladas usando um dos módulos GeoDict para análise digital de materiais e os parâmetros do projeto podem ser otimizados com base nos resultados.
O WeaveGeo® suporta fios mono e multifilamentares, incluindo cordas e feixes aleatórios de fibras. A deformação mútua de fios de trama e envoltório pode ser controlada atribuindo uma rigidez aos materiais.
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- GridGeo
O módulo GridGeo modela materiais periódicos (padrões), como configurações regulares de cilindros, esferas, objetos arbitrários e furos. Esses furos são elípticos, retangulares, alteram o diâmetro com a profundidade ou têm um gradiente linear ou curvo.
O formato desses modelos geométricos são imagens tridimensionais, como imagens µCT após a segmentação ou uma descrição analítica.
Alterando os parâmetros subjacentes ao modelo, novas estruturas de material são projetadas e suas propriedades são computadas. Novos projetos e produtos existentes são comparados e o desempenho é otimizado.
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- PleatGeo
O módulo PleatGeo é usado para gerar superfícies plissadas de filtro único, com variação livre da forma.
O meio filtrante plissado pode ser composto de várias camadas, que podem exibir diferentes valores de permeabilidade. As superfícies plissadas modeladas podem incluir malhas de suporte e tecidos de suporte.
O design de novos filtros que atendem aos requisitos do usuário, por exemplo alcançar uma diminuição da queda de pressão é simples, alterando conforme necessário e rapidamente a forma da superfície plissada e as estruturas de suporte.
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- GadGeo
O GadGeo permite a construção de qualquer geometria construída a partir de objetos analíticos, por exemplo esferas, elipsóides, fibras, etc.
Objetos de geometria únicos podem ser adicionados, posicionados, recolocados e excluídos. Os objetos também podem ser colocados em estruturas existentes ou imagens de CT.
Os modelos construídos estão disponíveis como imagens tridimensionais e como dados analíticos, que podem ser usados para exportar triangulações de superfície (* stl-files) para programas CAD.
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- ProcessGeo
O módulo ProcessGeo e o módulo LayerGeo constituem modificadores de modelo do GeoDict.
A ProcessGeo oferece várias manipulações ou operações para transformar modelos de materiais gerados a partir de digitalizações CT, µCT ou MEV/FIB importadas (com o módulo ImportGeo-Vol) ou com outros módulos GeoDict para o projeto digital de materiais.
ProcessGeo e LayerGeo são freqüentemente usados em sequência para construir estruturas complexas, antes de análises adicionais de propriedades com o módulo apropriado para análise de material digital.
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- LayerGeo
O módulo LayerGeo, junto com o módulo ProcessGeo, é uma ferramenta para modificar estruturas modeladas a partir de varreduras importadas ou geradas diretamente no GeoDict com os módulos para o design de material digital.
Usando o LayerGeo, dois modelos de estrutura podem ser combinados de maneiras diferentes para análises adicionais com os módulos para análise de materiais digitais.
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Análise: Os materiais podem analisados para obter novas ideias de maneira rápida e fácil, e como o primeiro passo para a melhoria.
- FiberFind
A partir de uma imagem micro-CT segmentada de um material fibroso, o módulo FiberFind realiza uma análise completa das propriedades da fibra: distribuição do diâmetro, distribuição da orientação e distribuição da curvatura. O conhecimento dessas propriedades do material fibroso é essencial para caracterizar e comparar materiais e também é um ponto de partida central para a modelagem digital de materiais de réplica usando o módulo FiberGeo.
Nos modelos digitais, os parâmetros do material (por exemplo, diâmetros de fibra) podem ser variados para estudar o impacto esperado no comportamento do material usando um dos módulos de previsão de propriedades (-Dict) no GeoDict. Os resultados desses estudos são utilizados para orientar a otimização do material e ajudar a reduzir o número de experimentos físicos.
Além disso, a orientação da fibra pode ser calculada para cada voxel de material, produzindo um campo de orientação. Isso possibilita simular materiais com propriedades isotrópicas transversais em estudos com o módulo ElastoDict (mecânica) e ConductoDict (condutividade térmica).
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- GrainFind
O módulo GrainFind é um passo importante para o reconhecimento preciso de objetos em imagens µCT para detecção precisa de grãos. Com o módulo GrainFind do GeoDict, grãos individuais podem ser identificados em estruturas onde os limites de grãos são previamente desconhecidos. Para cada grão identificado, uma forma individual de melhor ajuste é calculada e sua orientação na estrutura é obtida.
Dessa forma, são possíveis simulações na estrutura que antes eram impossíveis, como simulações de propriedades mecânicas que dependem da orientação dos grãos. Além disso, as informações estruturais obtidas podem ser usadas para gerar microestruturas semelhantes usando o módulo GrainGeo, isto é, modelando o gêmeo digital da microestrutura. Por fim, permite-se identificação e análise de grãos individuais: volume de grãos, superfície, razão superfície / volume, esfericidade (forma), orientação, etc, além da estimativa da distribuição do diâmetro dos grãos.
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- PoroDict
O módulo PoroDict é, com o módulo MatDict, o módulo para caracterizar meios porosos, pelo qual o PoroDict é usado para a análise do espaço poroso.
O PoroDict é usado para calcular as características da estrutura de poros dos modelos 3D obtidos a partir de dados de imagens CT, µCT ou MEV/FIB ou gerados com o GeoDict.
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- MatDict
O módulo MatDict, juntamente com o módulo PoroDict, pode analisar as características dos meios porosos, nos quais o MatDict é usado para a análise do material.
O MatDict é usado para calcular as características do material de modelos 3D obtidos a partir de dados de imagens CT, µCT ou MEV/FIB ou gerados com o GeoDict.
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Previsão: Simulações simples e rápidas para prever o comportamento dos materiais para reduzir drasticamente custos e tempo durante a prototipagem.
- DiffuDict
O módulo DiffuDict calcula o fator de tortuosidade e a difusividade efetiva dos meios porosos. [Mais]
A mídia porosa para os cálculos com o DiffuDict pode ser uma estrutura importada de um arquivo produzido por um dispositivo de imagem 3D (por exemplo, scanner CT ou MEV/FIB) ou uma mídia projetada gerada com o GeoDict. Dependendo do tamanho do poro, o fluido difusor pode ser considerado como um continuum ou como moléculas únicas, difundindo por reflexões nas paredes dos poros. O número de Knudsen (Kn), que descreve a relação entre o diâmetro dos poros e o comprimento médio do caminho característico das moléculas no fluido, determina qual dos dois modelos é dominante.
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- ConductoDict
O ConductoDict calcula a condutividade efetiva de materiais porosos e compostos através de dois submódulos: ThermoDict e ElectroDict.
O ThermoDict calcula a condutividade térmica efetiva. A condutividade térmica dos materiais constituintes e as direções de condução são definidas pelo usuário. Ao resolver uma equação diferencial parcial por direção de interesse, o ThermoDict calcula como a distribuição espacial dessas diferentes capacidades de condução de calor influencia a capacidade geral de condução de calor do material compósito na(s) direção(ões) especificada(s). Como saída, atribui um único tensor de condução de calor eficaz a todo o conjunto de dados.
O ElectroDict calcula a condutividade elétrica efetiva a partir da condutividade elétrica dos materiais constituintes.
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- FlowDict
O módulo FlowDict prevê propriedades efetivas do material (velocidade do fluxo, permeabilidade do fluxo e resistividade do fluxo) simulando experimentos de fluxo e pós-processando os resultados da simulação. Um experimento de fluxo no FlowDict requer a entrada de uma representação 3D de uma estrutura ou material, fluido newtoniano (gás ou líquido) com densidade constante (incompressível) e parâmetros experimentais do processo, como taxa de fluxo de massa, diferença de pressão e direção do fluxo.
O FlowDict pode executar três categorias de cálculos: Previsão da velocidade média do fluxo para uma determinada queda de pressão, Previsão da queda da pressão para uma determinada velocidade média do fluxo e Previsão do tensor de permeabilidade total ou parcial.
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- ElastoDict
Os materiais compósitos desempenham um papel crucial em aplicações leves, mas a análise de seu comportamento é desafiadora devido ao comportamento altamente anisotrópico e aos complexos mecanismos de dano que exibem. Os testes experimentais caros, demorados e muitas vezes impraticáveis para o estudo de compósitos podem ser complementados ou substituídos por simulação.
O módulo ElastoDict ajuda a caracterizar as propriedades mecânicas dos compósitos, a entender e otimizar o material usando simulações precisas na microestrutura 3D.
Por exemplo, é possível realizar simulações de rigidez anisotrópica, dano e falha do material, que também podem ser vistas diretamente nas imagens de CT ao examinar os materiais existentes.
As propriedades de novos designs de material podem ser calculadas em modelos estruturais 3D, que podem ser criados, por exemplo com FiberGeo. Os resultados exatos na escala da microestrutura podem ser usados para melhorar as simulações de componentes.
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- FilterDict-Media
O FilterDict-Media determina a eficiência do filtro e o tamanho de partícula mais penetrante de um meio filtrante, rastreando partículas através de uma estrutura de filtro 3D. A simulação do movimento de partículas pode incluir interceptação, impactação inercial, movimento browniano e atração eletrostática. Estão disponíveis vários modelos físicos para modelar o contato de uma partícula com o meio filtrante (capturado no primeiro toque, forças de Van der Waals/constante de Hamaker, peneirar) e permitir modelar diferentes regimes de filtragem. As funções definidas pelo usuário permitem o controle total desses parâmetros do modelo.
Usando os solucionadores de fluxo do módulo FlowDict, o FilterDict determina a queda de pressão inicial sobre a mídia do filtro. Altas taxas de fluxo são modeladas com o Navier-Stokes, enquanto baixas taxas de fluxo utilizam a equação de Stokes.
FilterDict também pode simular o entupimento de um filtro em um experimento de passagem única ou múltipla. Evolução da queda de pressão ao longo do tempo e a capacidade de retenção de poeira é determinada. A simulação abrange toda a gama, desde a profundidade até a formação de reboco.
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- FilterDict-Element
O módulo FilterDict®-Element pode determinar a vida útil e a capacidade de retenção de poeira de um elemento de filtro, como um filtro plissado.
O FilterDict®-Element pode simular o entupimento de um filtro em um experimento de passagem única em uma mídia não resolvida, como elementos de pregas únicos ou múltiplos, estruturas de filtro de partículas de diesel (DPF) etc.
O modelo de passagem é implementado, que considera a possibilidade de filtragem de cada tipo de partícula em diferentes tipos de meios porosos não resolvidos. A evolução da queda de pressão e a eficiência fracionária ao longo do tempo e o DHC são determinados.
A simulação abrange todo o regime de filtragem, desde a profundidade até a torta.
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- BatteryDict
BatteryDict é o módulo GeoDict para gerar modelos de material de eletrodo e simular a carga de baterias de íon de lítio.
A curva de carga na taxa de carregamento escolhida pelo usuário é obtida e comparada com a curva de equilíbrio correspondente a uma taxa de carregamento muito lenta. As curvas são exibidas no resumo do resultado da simulação. O BatteryDict também analisa a microestrutura dos materiais da bateria e mostra as regiões inativas no material e no eletrólito.
O módulo BatteryDict contém: BatteryDesigner, para modelagem de bateria; BESTmicro, para simulação de carregamento de bateria; BESTmicroFFT, para simulação de carregamento da bateria.
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- AddiDict
O módulo AddiDict rastreia o movimento de partículas por advecção e difusão.
Esse experimento rastreador em uma estrutura 3D começa colocando as partículas inicialmente e depois rastreando o movimento dessas partículas até que elas deixem o domínio computacional ou cheguem a uma superfície da estrutura que as coleciona.
A orientação é governada por uma queda de pressão externa e o campo de fluxo é calculado usando os solucionadores disponíveis no FlowDict. A difusão é modelada por um algoritmo de movimentos aleatórios que podem descrever o movimento browniano de partículas grandes em um fluido circundante ou o movimento difusivo das próprias moléculas.
No pós-processamento, o AddiDict calcula curvas de avanço e concentrações de partículas dependentes do tempo. Usando a biblioteca GeoLab, também é possível importar e analisar todas as trajetórias de partículas no Matlab.
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- SatuDict
O módulo SatuDict lida com a distribuição de duas fases fluidas distintas (gás ou líquido) em materiais porosos. A saturação com essas fases fluidas altera as propriedades dos meios porosos, como permeabilidade ao fluxo, difusividade, condutividade térmica e condutividade elétrica. Essas propriedades dependem da saturação da mídia e passam a ser consideradas como relativas. Dependendo da distribuição da fase, resultam propriedades dependentes da saturação. As propriedades relativas são obtidas dividindo as propriedades dependentes da saturação pelas propriedades de todo o espaço poroso (absoluto).
O módulo SatuDict calcula a distribuição de dois fluidos usando um algoritmo baseado em método de morfologia de poros conhecido como "esferas máximas inscritas". O resultado do método da morfologia dos poros é uma sequência de distribuições bifásicas quase estacionárias, usadas no SatuDict para calcular a curva de pressão capilar dependente da saturação.
Os métodos usados para outros módulos GeoDict são aplicados no SatuDict. Por exemplo, os métodos usados no FlowDict são aplicados para calcular a permeabilidade efetiva e a permeabilidade relativa; os do ConductoDict são usados para o cálculo da condutividade térmica relativa e do índice de resistividade; a difusividade relativa é calculada como é feito no DiffuDict.
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- AcoustoDict
O módulo AcoustoDict pode ser considerado um tubo de impedância digital, pois permite a simulação das propriedades acústicas de microestruturas porosas.
Com base em um modelo digital ou tomografia computadorizada, um conjunto de parâmetros que descrevem o comportamento acústico do material é calculado. Esses parâmetros podem ser usados como entrada para o modelo empírico de Delany-Bazley. Usando este modelo, o AcoustoDict prevê a curva de absorção acústica dependente da frequência.
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Exportação: Exporte materiais modelados no GeoDict em formatos aplicáveis em outros softwares que possam complementar seu fluxo de trabalho.
- ExportGeo-CAD
O ExportGeo-CAD exporta estruturas dos formatos
GeoDict para formatos genéricos de representação de superfície ou
formatos CAD genéricos, permitindo a integração de estruturas modeladas
pelo GeoDict em fluxos de trabalho pré-estabelecidos.
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- ExportGeo-Fluent
O módulo ExportGeo-Fluent é a interface GeoDict para Fluent e exporta modelos de estrutura com as configurações computacionais necessárias para o software CFD Ansys-Fluent.
O ExportGeo-Fluent converte dados voxelizados em formatos para cálculos de fluxo e calor com o Fluent. Os arquivos *.jou e *.inp são salvos como arquivos ASCII, para que, se forem necessárias alterações, possam ser facilmente abertos e editados com um editor de texto. Com base na estrutura do voxel, o software GeoDict também gera uma malha de volume não estruturada (arquivo .msh), conforme necessário para o Fluent.
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- ExportGeo-Abaqus
O módulo ExportGeo-Abaqus é a interface entre o GeoDict e o Abaqus. O módulo permite exportar modelos de estrutura gerados no GeoDict em conjunto com as configurações computacionais necessárias para o software Abaqus.
O módulo ExportGeo-Abaqus converte dados voxelizados em dois formatos necessários para cálculos de elasticidade com Abaqus. Os arquivos de entrada Abaqus (*.inp) são salvos como arquivos ASCII e são tão facilmente abertos e editados com um editor de texto, se forem necessárias alterações.
A partir das estruturas voxel, o ExportGeo-Abaqus também gera uma malha de volume não estruturada (arquivo *.msh), conforme necessário para o Abaqus.
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Interfaces: O GeoDict pode ser perfeitamente integrado ao seu fluxo de trabalho por meio das interfaces internas para Matlab, scripts Python e Microsoft Excel.
- GeoLab
O GeoLab é uma coleção de funções e scripts do MATLAB que possibilitam executar o GeoDict a partir do MATLAB e editar os resultados da simulação do GeoDict no MATLAB.
O GeoLab fornece uma maneira fácil de vincular problemas implementados no MATLAB com o GeoDict e, assim, usar automaticamente muitos recursos já existentes no GeoDict.
O GeoLab está incluído no pacote GeoDict-Base que faz parte de todas as licenças do GeoDict.
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- GeoPython
GeoPython é a interface GeoDict-Python incluída no pacote básico do GeoDict. A interface de script do GeoPython é um interpretador Python totalmente integrado e com recursos completos que fornece controle programático direto sobre o GeoDict.
O GeoPython visa substituir a linguagem macro tradicional do GeoDict GMC e, para esse fim, os scripts do GeoPython podem ser diretamente gravados e executados a partir da GUI do GeoDict.
Os scripts GeoPython gravados podem ser estendidos usando a funcionalidade descrita abaixo, permitindo pré e pós-processamento e automação totalmente personalizáveis no GeoDict.
O GeoPython está incluído no pacote GeoDict-Base que faz parte de todas as licenças do GeoDict.
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- GeoDexcel
O GeoDexcel permite um pós-processamento detalhado e uma análise profunda dos resultados do GeoDict com o Microsoft Excel®.
O GeoDexcel carrega automaticamente os arquivos de resultados GeoDict (*.gdr) de todos os módulos GeoDict nas planilhas do Excel®.
Além disso, o GeoDexcel permite comparar e pós-processar automaticamente resultados para diferentes modelos de estrutura em uma planilha do Excel®.
O GeoDexcel está incluído no pacote básico do GeoDict, que faz parte de todas as licenças do GeoDict.
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Catálogos:
Software GeoDict
Aplicação: Materiais estruturais
