FEM Анализ деформации консольной балки 3D (CalculiX)
Appearance
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
| Тема |
|---|
| Finite Element Analysis |
| Уровень |
| Beginner |
| Время для завершения |
| 10 minutes |
| Авторы |
| Bernd |
| FreeCAD версия |
| 0.16.6377 or above |
| Примеры файлов |
| Смотрите также |
| None |
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.
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
Активация контейнера для анализа
- Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
- В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши
MechanicalAnalysis → Активировать анализ
Контейнер для анализа и его объекты
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
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.
Удаление результатов расчета
- Убедитесь, что анализ активирован.
- Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов
Purge results.
Запуск анализа конечных элементов
- Дважды щелкните объект решателя в древе проекта
.
- 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.
Быстрый запуск анализа конечных элементов
- В древе проекта выберите объект решателя
анализа
. - На панели инструментов значка щелкните
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
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.
- Включите видимость сетки FEM
, 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.
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.
- 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
- Начинающим
- Установка: Загрузка, Windows, Linux, Mac, Дополнительных компонентов, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Базовая: О FreeCAD, Интерфейс, Навигация мыши, Методы выделения, Имя объекта, Настройки, Верстаки, Структура документа, Свойства, Помоги FreeCAD, Пожертвования
- Помощь: Учебники, Видео учебники
- Верстаки: Std Base, Arch, Assembly, CAM, Draft, FEM, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework