Верстак FEM

    From FreeCAD Documentation
    This page is a translated version of the page FEM Workbench and the translation is 57% 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    Outdated translations are marked like this.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).

    FemWorkbench.jpg

    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.

    FEM Workbench workflow.svg

    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

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

    Материалы

    • FEM MaterialEditor.svg Material editor: Открыть редактор материалов для их редактирования.

    Геометрия элемента

    • FEM ElementFluid1D.svg Fluid section for 1D flow: Создает элемент жидкостной секции МКЭ для пневматических и гидравлических сетей.

    Электростатические ограничения

    Жидкостные ограничения

    Геометрические Ограничения

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

    Механические ограничения

    • FEM ConstraintFixed.svg Constraint fixed: Используется для определения ограничения с фиксацией точки/грани/поверхности.
    • FEM ConstraintContact.svg Constraint contact: Используется для определения контактного ограничения между двумя поверхностями.
    • FEM ConstraintForce.svg Constraint force: Используется для определения силы в [N], приложенной равномерно к выбираемой поверхности в определяемом направлении.
    • FEM ConstraintPressure.svg Constraint pressure: Используется для определения ограничения давления.
    • FEM ConstraintSelfWeight.svg Constraint self weight: используется для определения ускорения свободного падения, действующего на модель.

    Температурные ограничения

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

    Ограничения без решателя

    • FEM ConstraintBearing.svg Constraint bearing: Используется для определения подшипниковых ограничений.
    • FEM ConstraintGear.svg Constraint gear: Используется для определения редукторных ограничений.
    • FEM ConstraintPulley.svg Constraint pulley: Используется для определения ограничений шкива.

    Overwrite Constants

    Меню: Сетка

    Translations:FEM Module/141/ru

    • FEM FemMesh2Mesh.svg FEM mesh to mesh: Преобразуйте поверхность сетки МКЭ в сетку.

    Меню: Решение

    • FEM SolverCalculixCxxtools.svg Solver CalculiX Standard: Создает новый решатель для этого анализа. В большинстве случаев решатель создается вместе с анализом.
    • FEM SolverElmer.svg Solver Elmer: Создает контроллер решателя для Элмера. Он не зависит от других объектов решателя.
    • FEM SolverControl.svg Solver job control: Открывает меню для настройки и запуска выбранного решателя.

    Меню: Результаты

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

    Меню: Утилиты

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

    Контекстное меню

    Настройки

    • Std DlgPreferences.svg 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 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