FEM CalculiX
Einleitung
Diese Seite sammelt Informationen über den CalculiX Finite-Elemente-Solver, den Standard-Solver im Arbeitsbereich FEM für strukturelle und thermo-mechanische Analysen. Abhängig vom Betriebssystem, mit dem Sie arbeiten, müssen Sie CalculiX installieren, bevor Sie Ihre erste Simulation durchführen. Siehe dazu FEM Install.
Der Solver ist in der Lage, lineare und nicht-lineare Berechnungen für statische, dynamische und thermische Probleme durchzuführen. Der Solver arbeitet mit einer Abaqus-ähnlichen Eingabedatei (.inp), was bedeutet, dass er mit verschiedenen Präprozessoren verwendet werden kann, die dieses Format unterstützen. Das Programm enthält einen eigenen grafischen Präprozessor, der jedoch nicht von FreeCAD verwendet wird, sondern nur vom Solver selbst.
CalculiX ist so konzipiert, dass es auf Unix-Plattformen wie Linux und Irix-Computern, aber auch auf Windows läuft. CalculiX wurde von Ingenieuren der MTU Aero Engines, München, Deutschland, entwickelt, um sie bei der Konstruktion von Maschinen wie Düsenturbinen zu unterstützen. Die Software wird derzeit unter den Bedingungen der GPL Version 2 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Integration in FreeCAD
Die Interaktion zwischen dem Arbeitsbereich FEM und CalculiX erfolgt durch das Schreiben und Lesen von Textdateien. Die Reihenfolge der Operationen ist wie folgt:
- Es wird eine CalculiX-Eingabedatei mit den für die Simulation erforderlichen Details erstellt.
- Der CalculiX-Solver wird mit dieser Eingabedatei gestartet.
- Die Ausgabe des Solvers wird protokolliert.
- Die Ausgabedateien des Solvers werden gelesen, wenn sie verfügbar sind.
Das Werkzeug FEM Control Solver verwaltet den gesamten Prozess. Benutzerinteraktion im Prozess ist möglich.
Preprocessing-Schnittstelle
Die Eingabedatei, die CalculiX verwendet, kann bearbeitet werden bevor der Solver gestartet wird. Die in der Eingabedatei verwendeten Einheiten sind unabhängig von den in FreeCAD eingestellten Einheiten; sie sind immer Millimeter (mm) und Newton (N).
(ToDo: Überprüfen Sie dies. Was passiert mit dem Netz, wenn inch in FreeCAD verwendet wird? Als die Dichte eingeführt wurde, haben wir damit kg und s und nicht mehr N?! wie ist das?!)
Die CalculiX-Schnittstelle unterstützt die folgenden Objekte:
FEM-Elemente
- Tet4 und Tet10
- S3 und S6
- B31 und B32
- und die in FEM Mesh CalculiX beschriebenen
Untersuchung
- Lineare und nichtlineare statische Analyse
- Frequenzanalyse
- Lineare Knickanalyse
- Gekoppelte thermisch-strukturelle Analyse
Materialien
- Linear elastische isotrope Materialien (Gleichförmigkeit in allen Richtungen)
- Plastizität mit isotroper Verfestigung
Preprocessing-Schnittstelle
Die FEM Workbench lädt CalculiX-Ergebnisse in ein result-Objekt, das Folgendes enthält:
- Verdrängungen
- Spannungen
- Dehnungen
- Äquivalente plastische Dehnung (PEEQ) - wenn nichtlineares Material verwendet wurde
- Temperatur - für thermomechanische Analysen
FreeCAD liest die Ergebnisse aus der Datei *.frd, die von CalculiX erstellt wurde. Wenn diese Ergebnisse mehrere Zeitschritte enthalten, wird jeder Zeitschritt in FreeCAD als ein neues Ergebnisobjekt importiert. Dasselbe Verhalten gilt für Frequenz- oder Knickanalysen mit mehreren Eigenwerten.
Die Reaktionskräfte sind in der Datei ccx_dat_file zu finden, die die Reaktionskraftkomponenten (fx, fy, fz) für jede feste Randbedingung und für jede Verschiebungsrandbedingung, die die Translationsfreiheitsgrade einschränkt, enthält.
Verwandtes
- FEM Mesh CalculiX
- Die Seite CalculiX in den Einstellungen des Arbeitsbereichs FEM
- Materials: Solid Material, Fluid Material, Non-Linear Mechanical Material, Reinforced Material (Concrete); Material Editor
- Element Geometry: Beam Cross Section, Beam Rotation, Shell Plate Thickness, Fluid Section for 1D Flow
- Electromagnetic Boundary Conditions: Electrostatic Potential Boundary Condition, Current Density Boundary Condition, Magnetization Boundary Condition, Electric Charge Density
- Fluid Boundary Conditions: Initial Flow Velocity Condition, Initial Pressure Condition, Flow Velocity Boundary Condition
- Geometrical Analysis Features: Plane Multi-Point Constraint, Section Print Feature, Local Coordinate System
- Mechanical Boundary Conditions and Loads: Fixed Boundary Condition, Rigid Body Constraint, Displacement Boundary Condition, Contact Constraint, Tie Constraint, Spring Boundary Condition, Force Load, Pressure Load, Centrifugal Load, Gravity Load
- Thermal Boundary Conditions and Loads: Initial Temperature, Heat Flux Load, Temperature Boundary Condition, Body Heat Source
- Overwrite Constants: Constant Vacuum Permittivity
- Mesh: Mesh From Shape by Netgen, Mesh From Shape by Gmsh, Mesh Boundary Layer, Mesh Refinement, Mesh Group, Erase Elements, FEM Mesh to Mesh
- Solve: Solver CalculiX, Solver Elmer, Solver Mystran, Solver Z88; Mechanical Equations: Elasticity Equation, Deformation Equation; Electromagnetic Equations: Electrostatic Equation, Electricforce Equation, Magnetodynamic Equation, Magnetodynamic 2D Equation, Static Current Equation; Flow Equation, Flux Equation, Heat Equation, Solver Job Control, Run Solver
- Results: Purge Results, Show Result, Apply Changes to Pipeline, Post Pipeline From Result, Pipeline Branch, Warp Filter, Scalar Clip Filter, Function Cut Filter, Region Clip Filter, Contours Filter, Glyph Filter, Line Clip Filter, Stress Linearization Plot, Data at Point Clip Filter, Calculator Filter; Filter Functions: Plane, Sphere, Cylinder, Box; Data Visualizations: Create Lineplot, Create Histogram, Create Table
- Utilities: Clipping Plane on Face, Remove All Clipping Planes, FEM Examples; Clear FEM Mesh, Display Mesh Info
- Additional: Preferences; FEM Install, FEM Mesh, FEM Solver, FEM CalculiX, FEM Concrete; FEM Element Types