Верстак FEM

From FreeCAD Documentation
This page is a translated version of the page FEM Workbench and the translation is 34% complete.
Outdated translations are marked like this.
Логотип верстака FEM

Введение

Верстак FEM предоставляет современный набор инструментов для анализа Методом Конечных Элементов (finite element analysis, FEA) в FreeCAD. В основном это означает, что все инструменты для проведения анализа объединены в один графический интерфейс пользователя (GUI).

Рабочий процесс

Шаги которые необходимо сделать для выполнению анализа методом конечных элементов:

  1. Предварительная обработка: постановка задачи анализа.
    1. Моделирование геометрии: создание геометрии с помощью FreeCAD или ее импорт из другого приложения.
    2. Создание анализа.
      1. Добавление ограничений моделирования, таких как нагрузки и фиксированные опоры, к геометрической модели.
      2. Добавление материалов к деталям геометрической модели.
      3. Создание сетки конечных элементов для геометрической модели или ее импорт из другого приложения.
  2. Решение: запуск внешнего решателя из FreeCAD.
  3. Постобработка: визуализация результатов анализа из FreeCAD или экспорт результатов для их последующей обработки в другом приложении.

Верстак FEM можно использовать в Linux, Windows и Mac OSX. Поскольку данный верстак использует внешние решатели, количество требуемых дополнительных настрлек будет зависеть от используемой вами операционной системы. Инструкции по настройке внешних инструментов смотрите в разделе Установка FEM.

Рабочий процесс в верстаке FEM ; Верстак обращается к двум внешними программам, к первой для создания сетки твердого объекта и ко второй для выполнения фактического решения задачи методом конечных элементов

Меню: Модель

  • Analysis container: Создаёт новый контейнер для механического анализа. Если перед кликом на нём было выделено твёрдое тело, будет запущен диалог создания сетки МКЭ.

Материалы

  • Material editor: Открыть редактор материалов для их редактирования.

Геометрия элемента

  • Fluid section for 1D flow: Создает элемент жидкостной секции МКЭ для пневматических и гидравлических сетей.

Electromagnetic boundary conditions

Жидкостные ограничения

Геометрические Ограничения

  • Constraint plane rotation: Используется для определения ограничения плоского вращения на плоской поверхности.
  • Constraint transform: Используется для назначения ограничения трансформации на грани.

Механические ограничения

  • Constraint fixed: Используется для определения ограничения с фиксацией точки/грани/поверхности.
  • Rigid body constraint: Used to apply the CalculiX's rigid body constraint that constrains the motion of the nodes of a selected geometrical entity to the motion of a reference point positioned by the user. introduced in version 1.0
  • Constraint contact: Используется для определения контактного ограничения между двумя поверхностями.
  • Constraint force: Используется для определения силы в [N], приложенной равномерно к выбираемой поверхности в определяемом направлении.
  • Constraint pressure: Используется для определения ограничения давления.
  • Constraint self weight: используется для определения ускорения свободного падения, действующего на модель.

Температурные ограничения

  • Constraint heatflux: Используется для определения ограничений тепловых потоков на поверхностях.
  • Constraint temperature: Используется для определения температурных ограничений для точки/грани/поверхности.

Overwrite Constants

Меню: Сетка

Translations:FEM Module/141/ru

  • FEM mesh to mesh: Преобразуйте поверхность сетки МКЭ в сетку.

Меню: Решение

  • Solver CalculiX Standard: Создает новый решатель для этого анализа. В большинстве случаев решатель создается вместе с анализом.
  • Solver Elmer: Создает контроллер решателя для Элмера. Он не зависит от других объектов решателя.

Mechanical equations

Electromagnetic equations

  • Solver job control: Открывает меню для настройки и запуска выбранного решателя.

Меню: Результаты

  • Purge results: Очищает текущие результаты расчёта (Results в древе проекта).
  • Show result: Используется для показа результатов исследования (Von Mises Stress или Displacement).
  • Warp filter: Warp the geometry along a vector field by a certain factor.
  • Scalar clip filter: Применяется для обрезки поля с заданным скалярным значением.
  • Line clip filter: Применяется для построения цветовой диаграммы вдоль указанной линии.

Filter functions

  • Plane: Cuts the result mesh with a plane.
  • Sphere: Cuts the result mesh with a sphere.

Меню: Утилиты

  • Open FEM examples: Открыть графический интерфейс для доступа к примерам МКЭ.

Контекстное меню

Obsolete tools

  • Constraint bearing: Используется для определения подшипниковых ограничений.
  • Constraint gear: Используется для определения редукторных ограничений.
  • Constraint pulley: Используется для определения ограничений шкива.

Настройки

  • Preferences...: Доступные настройки инструментов FEM.

Информация

На следующих страницах объясняются различные темы верстака FEM.

Установка FEM: подробное описание по установке(настройке) внешних программ используемых для работы верстака.

FEM Geometry Preparation and Meshing: tips regarding geometry preparation for FEM and meshing.

FEM Mesh: дополнительная информация о получении сетки для анализа методом конечных элементов.

FEM Solver: дополнительная информация о различных решателях метода конечных элементов, доступных в верстаке, и о тех, которые могут быть использованы в будущем.

FEM CalculiX дополнительная информация о CalculiX, решателе по умолчанию, используемом в инструментальных средствах для расчета конструкций.

FEM Concrete: интересная информация по теме моделирования бетонных конструкций.

Учебные материалы для самостоятельного изучения

Пример 1: Анализ деформации консольной балки (CalculiX), простейший анализ деформации консольной балки под воздействием нагрузки.

Пример 2: Учебник по МКЭ, простой анализ натяжения конструкции.

Пример 3: FEM Tutorial Python, настроить пример консоли только с помощью скриптов на Python, включая сетку.

Пример 4: Анализ деформации композитного блока; анализ деформации композитного блока, состоящего из двух материалов.

Пример 7: FEM Example Capacitance Two Balls, Учебное пособие по графическому интерфейсу Элмера 6 «Электростатическая емкость двух шариков» с использованием примеров МКЭ.

Набор руководств по термомеханическому анализу от openSIM

Video tutorial 1: FEM video for beginner (including YouTube link)

Video tutorial 2: FEM video for beginner (including YouTube link)

Many video tutorials: anisim Open Source Engineering Software (in German)

Развитие верстака FEM

Верстак FEM находится в постоянном развитии. Цель проекта - найти способы простого взаимодействия с различными решателями МКЭ, чтобы конечный пользователь мог упростить процесс создания, построения сетки, моделирования и оптимизации задачи инженерного проектирования, и все это внутри FreeCAD.

Дальнейшая информация предназначена для опытных пользователей и разработчиков, которые хотят расширить верстак FEM. Ожидается знакомство с C ++ и Python, а также необходимы некоторые знания о системе «объект документа», используемой в FreeCAD; эта информация доступна в Центре опытных пользователей и Центре разработчиков. Обратите внимание: поскольку FreeCAD находится в активной разработке, некоторые статьи могут быть слишком старыми и, следовательно, устаревшими. Самая последняя информация обсуждается на форумах FreeCAD в разделе «Разработка». Для обсуждения FEM, советов или помощи в расширении верстака читателю следует обратиться к подфоруму FEM.

В следующих статьях объясняется, как можно расширить рабочую среду, например, путем добавления новых типов граничных условий (ограничений) или уравнений.

Руководство разработчика было написано, чтобы помочь опытным пользователям разобраться в сложной кодовой базе FreeCAD и взаимодействиях между основными элементами и отдельными рабочими средами. Книга размещена на github, поэтому несколько пользователей могут вносить в нее свой вклад и постоянно обновлять.

Дополнительная документация к Верстаку FEM