FEM Анализ деформации консольной балки 3D (CalculiX)

From FreeCAD Documentation
Jump to navigation Jump to search
This page is a translated version of the page FEM CalculiX Cantilever 3D and the translation is 54% complete.
Outdated translations are marked like this.
Other languages:

Введение

Данный пример предназначен для того, чтобы показать, как выглядит простой анализ методом конечных элементов (МКЭ/FEA) в верстаке FEM в интерфейсе FreeCAD, и как можно визуализировать результаты. Показывается, как запустить (МКЭ) и как изменить значение нагрузки и направление нагрузки. Более того, поскольку файл примера предоставляется при любой установке FreeCAD, это полезная и простая проверка, позволяющая убедиться в правильности настройки верстака FEM.

FEM example01 pic10.png

Требования

  • Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании данного руководства.
  • Используйте Справка → О FreeCAD для просмотра версии установленного FreeCAD
  • Не требуется никакого внешнего программного обеспечения для загрузки файла примера, просмотра сетки и геометрии, а также для визуализации результатов.
  • Для повторного запуска FEA на вашем компьютере должно быть установлено программное обеспечение CalculiX. Возможно, решатель уже установлен вместе с FreeCAD. Если решатель CalculiX не установлен, см. FEM Install.

Настройка файла примера

Загрузка верстака Start

  • Запустите FreeCAD
  • Откройте верстак Start

FEM example01 pic11.png

Активация контейнера для анализа

  • Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
  • В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши FEM Analysis.png MechanicalAnalysis → Активировать анализ

FEM example01 pic12.png

Контейнер для анализа и его объекты

  • Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
  • Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
  • FEM Analysis.svg контейнер анализа
  1. FEM SolverCalculixCxxtools.svg решатель
  2. FEM MaterialSolid.svg материал
  3. FEM ConstraintFixed.svg фиксированные ограничения
  4. FEM ConstraintForce.svg ограничения силы
  5. FEM FEMMesh.svg сетка МКЭ
  • Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты FEM ResultShow.svg.

Визуализация результатов

  • Убедитесь, что анализ активирован.
  • Убедитесь, что анализ все еще содержит объект результата, если нет, просто перезагрузите файл примера.
  • Щелкните значок панели инструментов на FEM ShowResult.png Show result
  • В окне задач выбоерите z-Displacement. Он покажет -88.443 mm в отрицательном направлении по оси Z.
  • Это разумно, поскольку сила также направлена в отрицательном направлении оси Z.
  • Установите флажок рядом с нижним ползунком отображения смещения.
  • Ползунок можно использовать для изменения сетки, чтобы упростить просмотр деформации.
  • Выберите один из различных типов результатов, чтобы просмотреть все доступные типы результатов в графическом интерфейсе пользователя.

FEM example01 pic13.png

Удаление результатов расчета

  • Убедитесь, что анализ активирован.
  • Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов FEM PurgeResults.png Purge results.

Запуск анализа конечных элементов

  • Дважды щелкните объект решателя в древе проекта FEM Solver.png.
  • Убедитесь, что в панели задач объекта решателя выбран статический анализ.
  • Нажмите на запись файла .inp в том же окне задачи. Следите за окном журнала, пока оно не напечатает «запись завершена».
  • Щелкните Run CalculiX. Поскольку это очень небольшой анализ, его выполнение займет меньше секунды.
  • В текстовом окне зелеными буквами должно быть напечатано "CalculiX done!" а в следующей строке «загрузка наборов результатов...»
  • Если не было никаких сообщений об ошибках, то Вы только что закончили свой первый анализ методом конечных элементов во FreeCAD.
  • Щелкните Close в окне задачи.
  • Должен быть создан новый объект результата. Вы уже знаете как визуализировать результаты.
  • Если при запуске анализа вы получаете сообщение об ошибке отсутствия исполняемого файла решателя или тому подобное, проверьте установку FEM.

FEM example01 pic14.png

Быстрый запуск анализа конечных элементов

  • В древе проекта выберите объект решателя FEM Solver.png анализа FEM Analysis.png.
  • На панели инструментов значка щелкните FEM RunCalculiXccx.png Quick Analysis.
  • Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.

Изменение прилагаемой силы и направления нагрузки

  • В древе проекта выберите объект сетки FEM FEM FEMMesh.svg и нажмите клавишу Space.
    • Результат: Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
  • В древе проекта дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его панель задач
  • В окне задачи измените значение нагрузки на 500000000 N = 500 MN (Примечание: единица силы в окне задачи должна быть в N)
  • Нажмите кнопку Direction.
  • На геометрической модели щелкните по одной из длинных кромок в направлении оси x.
    • Результат: Красные стрелки, показывающие силу, изменят свое направление в направлении оси x. Они указывают фиксированное направление.
  • Если напряжение должно быть приложено к коробке, надо активировать Reverse Direction, щелкнув по нему.
  • Красные стрелки силы изменят свое направление.
  • Нажмите в окне задач OK.

FEM example01 pic15.png

  • Включите видимость сетки FEM FEM FEMMesh.svg, выбрав ее в дереве и нажав клавишу Пробел.
  • Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
  • В результате деформации смещение по оси x должно быть равно 19,05 мм.

FEM example01 pic16.png

Что дальше?

  • Вы усвоили простые методы работы с верстаком FEM.
  • Теперь вы готовы к выполнению второго задания.
  • Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.