Phần mềm mã nguồn mở CODE-ASTER và ứng dụng trong phân tích vấn đề cơ học vật rắn

Tác giả: TS. PHẠM VĂN SỸ; ThS. NGUYỄN HUY HOÀNG - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Trình tự cơ bản tính toán bằng phần mềm Salome-Meca

PP PTHH hiện nay được sử dụng rộng rãi để cung cấp các lời giải số trong tính toán các phương trình vi phân (PTVP) và hệ PTVP, vốn được sử dụng để mô phỏng các hiện tượng vật lý, kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực khoa học, nghiên cứu, sản xuất khác nhau, như: phân tích cơ học, truyền nhiệt, thủy động học, điện từ trường và lan truyền khối lượng... Một số phần mềm thương mại phổ biến được các kỹ sư, các nhà khoa học sử dụng để phân tích cơ học như ANSYS, ABAQUS, COMSOL... Các phần mềm này có quá trình phát triển lâu dài, được hiệu chỉnh thông qua rất nhiều bài toán thực tế để có thể cung cấp những lời giải tin cậy. Tuy nhiên, những phần mềm thương mại được xây dựng với những nội dung tính toán được các nhà phát triển định hướng trước, người dùng không thể điều chỉnh nội dung tính toán theo yêu cầu bài toán đặc thù của mình và giá thành những những phần mềm này tương đối cao so với mức thu nhập bình quân của những người ở những nước đang phát triển, kém phát triển. Chính vì vậy, với nỗ lực phát triển các ngành công nghiệp nói chung và ngành cơ học nói riêng, phần mềm mã nguồn mở - không bị giới hạn khả năng tiếp cận mã nguồn đã ra đời. Chúng cho phép các nhà khoa học, các nhà kỹ thuật được tự do tiếp cận mã nguồn tính toán để xây dựng các bài toán mô phỏng phù hợp với lĩnh vực của họ, sau đó đóng góp trở lại để hoàn thiện thêm chương trình mã nguồn mở. Hiện tại, trên thế giới có hàng trăm phần mềm mã nguồn mở trong tính toán cơ học, tuy nhiên vì một số điều kiện nhiều phần mềm không được tiếp túc phát triển thêm, không có phiên bản cập nhật nhằm hoàn thiện chương trình. Một số phần mềm được phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình bậc thấp như C++, đây là rào cản đối với những kỹ sư trẻ vì họ thường được đào tạo ngôn ngữ lập trình bậc cao, cấu trúc câu lệnh đơn giản, cấu trúc chương trình dễ viết, ít rằng buộc nhưng vẫn chặt chẽ.

CODE-ASTER là một trong số những phần mềm mã nguồn mở. Ban đầu, nó được phát triển bởi Électricité de France, một công ty của Pháp, với mục đích sử dụng nội bộ, nó được sử dụng lần đầu vào năm 1999. Phần mềm này được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN cho hệ điều hình LINUX. Sau này, nó tiếp tục được phát triển cho hệ điều hành WINDOW và sử dụng ngôn ngữ lập trình PYTHON. Do đó, nó ngày càng được nhiều nhà khoa học sử dụng, nó được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như cơ học đàn hồi, cơ học phá hủy, trao đổi nhiệt và những bài toán cơ học phi tuyến khác.

Như đã biết, một chương trình là phần mềm miễn phí theo định nghĩa của Stallman, như sau [1]:

- Người dùng có quyền tự do chạy chương trình cho bất kỳ mục đích nào;

- Người dùng có quyền tự do sửa đổi chương trình cho phù hợp với nhu cầu của mình;

- Người dùng có quyền tự do phân phối lại các bản sao, miễn phí hoặc có tính phí;

- Người dùng có quyền tự do phân phối các phiên bản sửa đổi của chương trình để cộng đồng có thể hưởng lợi từ những cải tiến họ.

Một lợi ích của phần mềm mã nguồn mở là bảo mật. Có hai quan điểm về bảo mật, một quan điểm là các mã nguồn được giấu đi không cho người sử dụng biết, đây là quan điểm của những công ty phát triển phần mềm thương mại và một quan điểm khác đó là mã nguồn được chia sẻ để mọi người cùng giám sát, nâng cấp nó, quan điểm này được các nhà phát triển mã nguồn mở ủng hộ.

CODE-ASTER là một công cụ phân tích mô phỏng các hiện tượng kỹ thuật, vật lý bằng PP PTHH. Nó cho phép các nhà kỹ thuật, các nhà khoa học có thể phát triển chương trình một cách tự do để phù hợp với yêu cầu bài toán cụ thể của mình. Nó được phát hành lần đầu vào năm 1999, đến nay nó vẫn tiếp tục phát triển không những trên hệ điều hành LINUX như ban đầu, mà hiện tại nó đã được phát triển cho hệ điều hành WINDOW với việc sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao (đó là PYTHON) nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho phần lớn người sử dụng nhất hiện nay.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây