Un macroelemento rappresenta, in un singolo elemento finito, un gruppo di elementi e proprietà da utilizzare al suo posto nel modello. Introduciamo il nuovo supporto di NextFEM Designer per i macroelementi.

Man mano che il livello di maturità del nostro software cresce, vengono aggiunte nuove e stimolanti funzionalità. Il supporto dei macroelementi consente all'utente di disegnare un singolo elemento Line, Line3 o Quad, che verrà sostituito da un sottomodello.

Ad esempio, consideriamo un elemento setto in c.a.. Non è possibile rappresentare un setto in c.a. con un singolo elemento Quad (cioè un singolo guscio), poiché sarebbe troppo rigido e poco preciso nella risposta. È invece possibile sostituire automaticamente l'elemento Quad con un assieme personalizzato, ad esempio una singola trave con bracci rigidi su entrambe le estremità.

La gamma di possibilità è molto ampia:

- Linea -> assemblaggio di linea e molle

- Linea -> lo stesso assemblaggio di linea e molle, ma con "nodo di controllo" centrale

- Quad -> setto in c.a. con bracci rigidi

- Quad -> muro realizzato con perni diagonali - ecc.

Si tratta di una funzione semplice ma potente che NextFEM Designer offre nella versione gratuita. Di seguito vedremo come costruire e utilizzare i macroelementi nei nostri modelli.

Costruire un macroelemento

L'utente può definire un macroelemento semplicemente salvandolo nella sottocartella "macro" situata nella directory di installazione di NextFEM Designer (tipicamente, C:\Program Files\NextFEM\NextFEM Designer 64bit\). Ogni macroelemento deve essere salvato in formato .XML e deve essere definito con alcune premesse:

- Gli assi globali del macroelemento diventeranno gli assi locali una volta tradotto in un modello. Per questo motivo, in genere un macroelemento viene disegnato nel piano XY;

- I primi N nodi rappresentano i nodi dell'elemento da sostituire (ad esempio, il Quad). Inoltre, utilizzare sempre la connettività in senso antiorario

- si vedano i nodi da 1 a 4 nell'immagine precedente. È consigliabile che il primo nodo "1" sia su 0,0,0.

- Non è necessario assegnare vincoli

- tipicamente, un modello a macroelementi non può essere risolto da solo poiché i vincoli sono dati solo nel modello padre;

- Gli elementi senza materiale assegnato saranno associati al materiale dell'elemento padre da sostituire;

- Gli elementi senza sezione assegnata saranno associati alla sezione dell'elemento genitore da sostituire;

- Non lasciare nodi non collegati o liberi, causeranno passività nel modello finale; - Non assegnare masse - saranno prese dall'elemento genitore;

- Le sezioni saranno gestite secondo le regole descritte nella tabella seguente.

	Sezione del macroelemento - piana	Sezione del macroelemento - trave
Sezione originale - piana	Lo spessore viene aggiornato con le dimensioni dell'originale.	La sezione della trave viene costruita in base alla larghezza e allo spessore della parete. Può essere applicato un angolo di rotazione.
Sezione originale - trave	/	La sezione viene aggiornata con le dimensioni di quella originale, se sono dello stesso tipo (rettangolare, circolare, ecc.).

- Tutte le altre caratteristiche dei macroelementi vengono unite nel modello padre;

- per l'output, rinumerare gli elementi per concatenare i diagrammi (se applicabile).

Come detto, il modello genitore verrà modificato, espandendo tutti i macroelementi con le seguenti operazioni:

1. Le unità del macroelemento vengono convertite nelle unità del modello originale;

2. Viene applicato un ridimensionamento al macroelemento, in modo da adattarlo alle dimensioni dell'elemento genitore nel modello originale;

3. Viene applicata la rotazione per trasformare gli assi globali del macroelemento in assi locali dell'elemento genitore;

4. Viene applicata una traslazione finale alla posizione dell'elemento genitore.      Nella preparazione del macroelemento, si consiglia di utilizzare preferibilmente elementi del 1° ordine.

A questo punto, sono supportati solo elementi padre di forma regolare (cioè il Quad padre deve essere un rettangolo - i trapezi di forma irregolare causano la mancata espansione dell'elemento).

Uso del macroelemento

Disegniamo un elemento Quad, occupandoci dei suoi assi locali. Per ruotarli, utilizzare il comando Ruota assi locali con l'opzione Ruota connettività nodale.

Per funzionare, i macroelementi devono essere impostati in Opzioni / Varie / Macroelementi. Premere Imposta macroelementi attivi e scegliere quale macro modello è associato a ciascun tipo. Per impostazione predefinita, c'è uno slot per Linea e Linea3 e due slot per Quad.

Ora, assegnare il macroelemento al Quad utilizzando la finestra delle proprietà dell'elemento. Scegliere il tipo di macroelemento (noi utilizziamo il tipo Quad1, assegnato nelle opzioni), selezionare il Quad e premere Applica.

Ora gli elementi sono pronti per essere trattati come macroelementi durante le analisi e i risultati, come i diagrammi delle travi, saranno mostrati per ogni macroelemento. Il supporto dei risultati è limitato ai diagrammi: per qualsiasi altro risultato caratteristico dell'elemento, utilizzare la finestra Estrai dati.

L'espansione dei macroelementi viene eseguita "al volo" e quindi richiede la riorganizzazione dei risultati. Nell'immagine precedente, un elemento Quad può mostrare i diagrammi delle forze come se fosse una trave, poiché la risposta del macroelemento è stata riassegnata a Quad nel modello padre.

Questa funzione è supportata sia nel solutore integrato che in OpenSees.