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Materiali
Questa pagina riguarda il sistema di dati dei materiali in FreeCAD.

Nel piano di sviluppo è contenuto il Modello di dati dei materiali

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Introduzione
Poiché è difficile, se non impossibile, definire un insieme rigido o completo delle proprietà dei materiali, procediamo nel modo più aperto. Ogni oggetto che in FreeCAD ha a che fare con un materiale avrà una proprietà denominata "Material", che è una lista di chiavi o valori che può contenere un numero indefinito di proprietà dei materiali. Dato che questo è un sistema molto aperto ed estensibile per trattare tali dati, esso contiene anche il pericolo di creare caos. Pertanto questa pagina definisce alcune regole e le proprietà di base per trattare queste mappe-di-proprietà-dei-materiali (material-property-maps).

Regole
Ogni set di proprietà ha un solo ingresso obbligatorio che è "Name" (Nome, univoco). Questa è la chiave primaria del materiale. Le rimanenti proprietà del materiale sono facoltative o possono essere recuperate da un DataBase dei materiali.

I nomi delle proprietà (chiavi) sono ordinati per stringhe separate da trattini. La prima sottostringa è definita dall'applicazione o è standard, la successiva può essere utilizzata per un ulteriore gruppo di proprietà. I valori possono anche essere raggruppati con il segno di sottolineatura, come ad esempio, per distinguere i diversi tipi di acciaio. Esempio:


 * Name=Steel_Cast
 * SpecificWeight=7.85 (a 20° in kg/dm³)
 * EN10027_name = S235JR+AR (acciaio standard EN 10027-1)
 * FEM_YoungsModulus = xx (in mm−1·kg·s−2)
 * FEM_YoungsModulus_Z
 * FEM_YoungsModulus_X

Ogni proprietà ha una descrizione in linguaggio umano in questa pagina del Materiale, con eventuali link a ulteriori informazioni (ad esempio a Wikipedia).

Per ogni proprietà deve essere definita una unità di misura, in base al sistema di unità interno mm-kg-s di FreeCAD! Ciò consente un utilizzo e una traduzione coerenti.

La chiave (nome) e i valori delle proprietà utilizzano solo caratteri ASCII (7 bit). Le chiavi sono scritte in Camel-Case (maiuscole anche all'interno della parola), ma interpretate come case-insensitive (non sensibili alle maiuscole).

La sottolineatura (separazione delle parole con il carattere di sottolineatura) consente poi una vista ad albero delle proprietà per editarle o visualizzarle raggruppate.

Strumenti
Ci sono alcune buone risorse esterne per gestire più facilmente i materiali:
 * Units calculater per informazioni sul materiale nell'unità necessaria per FreeCAD
 * http://www.matweb.com/ database gratuito con migliaia di dati sui materiali

Database dei materiali
Dato per scontato che lo standard di cui sopra sia stato implementato, è sciocco ripetere la memorizzazione di tutte le proprietà per ogni oggetto. Fondamentalmente siamo in grado di costruire un DataBase dei Materiali con il nome come chiave primaria. Quindi, se non ci sono esigenze particolari, per un materiale è sufficiente definire, ad esempio, Name = Acciaio e FreeCAD può recuperare tutte le proprietà dal DB. Ogni ulteriore proprietà impostata nella mappa sovrascrive quella del DB.

In futuro possiamo ospitare questo DB da qualche parte nel web e costruire un DB OpenSource generale dei materiali.

Al momento penso a una lista compilata con un mini set di dati per una serie di materiali "di base" e le loro proprietà di base e a una versione completa basata su SQLite.

Material.py
Dato che la manipolazione delle proprietà-dei-materiali è un lavoro noioso dovremmo implementare un modulo Python front-end (modulo per l'acquisizione dei dati di ingresso) chiamato Material.py. Questo sarà il luogo per implementare tutti i tipi di metodi di supporto per la manipolazione dei materiali.
 * Calcolo della massa da volume e densità
 * Traduzione in diverse unità di misura
 * Calcoli necessari in speciali applicazioni (es. FEM)
 * e qualsiasi altra cosa che ancora non sappiamo :)

Il modulo implementato in questo modo può essere eseguito in FreeCAD o indipendentemente dalla riga di comando (la mappa-proprietà-dei-materiali deve essere data come mappa python).

Formato dei file della cartella dei materiali di FreeCAD
Lavorare con i materiali significa spesso importare o esportare delle definizioni-di-materiali. È quindi necessario stabilire un formato dei file. Dal momento che abbiamo solo la forma chiave o valore, possiamo utilizzare un formato di file semplice, facile da leggere e da analizzare. Quindi viene scelto il formato ini-file. È standardizzato e ci sono già dei parser disponibili. Ad esempio il Config parser module in python.

Ogni definizione di materiale risiede in un file con l'estensione .FCMat. Alcuni di questi file sono parte del sorgente di FreeCAD e sono compilati nel binario. Questo per salvarli come risorsa aggiuntiva della distribuzione e averne accesso. Ma i file possono anche essere posizionati e cercati in posti diversi per consentire la definizione di materiali aggiuntivi, non standard.

Esempi
; last modified 1 April 2001 by John Doe Name=Steel_Cast Father=Steel Source=Some material book everyone knows (or not) ;Some comment [EN10027] ; steel standard EN 10027-1 Name=S235JR+AR [Graphic] Color_Emissiv = 255,255,255

Proprietà del materiale
Ecco ora la descrizione delle proprietà-dei-materiali concordate. Sentitevi liberi di aggiungere una sottosezione per le proprietà-del-materiale del vostro campo di competenza.

Generale
Da fare: aggiungere alcune proprietà con un sistema di ordinazione dei materiali (metalli, leghe, minerali, legno, ....)

Meccanica
Da fare: aggiungere ulteriori proprietà necessarie per la progettazione meccanica.

Grafica
Questa sezione definisce le proprietà relative all'aspetto visivo del materiale.

Metodo degli elementi finiti FEM
Da fare: Costruire un insieme di proprietà FEM dei materiali.

Fluidodinamica computazionale CFD
Da fare: Costruire un insieme di proprietà CFD dei materiali.

Architettura e Modello di Informazioni di un Edificio BIM
Da fare: aggiungere le proprietà di sostenibilità, di efficienza energetica e di impronta ecologica degli edifici LEED