FEM Tutoriel
| Thème |
|---|
| Analyse par éléments finis |
| Niveau |
| Débutant |
| Temps d'exécution estimé |
| 10 minutes + temps d'exécution |
| Auteurs |
| Drei |
| Version de FreeCAD |
| 0.17 ou plus |
| Fichiers exemples |
| None |
| Voir aussi |
| None |
Introduction
Ce tutoriel est une présentation d'utilisation destiné au lecteur le flux de travail sur base de l'atelier FEM, ainsi que la plupart des outils disponibles pour effectuer une analyse statique d’éléments finis.
Conditions
- FreeCAD version 0.17 ou supérieure.
- Netgen et/ou GMSH sont installés sur le système (inclus dans l'installation de FreeCAD).
- Calculix est installé sur le système (inclus dans l'installation de FreeCAD).
- Le lecteur possède les connaissances de base pour utiliser les ateliers Part et PartDesign.
Procédure
Modélisation
Dans cet exemple, un cube est utilisé comme objet d'étude, mais tout modèle créé dans les ateliers Part ou PartDesign peut être utilisé à la place.
- Appuyez sur le bouton
Nouveau document pour créer un nouveau document.
- Activez l'
atelier Part.
- Créez un cube.
- Changer ses Dimensions selon les valeurs suivantes :
- Longueur : 8. 000 m.
- Largeur : 1. 000 m.
- Hauteur : 1. 000 m.
Maintenant, nous avons un modèle avec lequel travailler.
Créer l'analyse
- Lancez l'
atelier FEM.
- Sélectionnez l'option Modèle →
Conteneur d'analyse dans le menu.
Contraintes et forces
- Masquez le maillage dans la vue en arborescence.
- Affichez le modèle original.
- Sélectionnez
Condition de limite fixe.
- Cliquez sur Ajouter, sélectionnez la face arrière de l'objet Cube (face sur l'axe YZ) et cliquez sur OK.
- Sélectionnez
Charge d'effort.
- Cliquez sur Ajouter, sélectionnez la face avant de l'objet Cube (la face parallèle à la face arrière) et définissez la valeur Force [N] à 9000000.
- Réglez la Direction sur -Z en sélectionnant une des arêtes de la face parallèle à cette direction.
- Cliquez sur OK.
Nous venons d'établir les restrictions et les forces pour notre étude statique.
Matériau
- Sélectionnez
Matériau pour solide puis choisir Calculix-Steel comme matériau.
- Cliquez sur OK.
Maillage
Il est recommandé de faire un maillage comme dernière étape des préparations de l'analyse en raison de l'association à une géométrie dans FreeCAD. Selon l'installation de FreeCAD, il peut y avoir des maillages Netgen ou GMSH, vous pouvez utiliser l'un ou l'autre.
Netgen
- Sélectionnez le modèle.
Mailler avec Netgen : génère un maillage d'éléments finis pour un modèle en utilisant Netgen.
- Dans la boîte de dialogue de maillage, cliquez sur Appliquer et OK.
Vous pouvez également faire glisser et déposer un maillage pour une analyse mécanique d'un objet qui ne possède pas de maillage dans la Vue en arborescence
GMSH
- Sélectionnez le modèle.
FEM Mailler avec Gmsh : génère un maillage d'éléments finis pour un modèle en utilisant Gmsh.
- Dans la boîte de dialogue de maillage, cliquez sur Appliquer et OK.
Nous avons maintenant créé un maillage de notre objet et nous sommes prêt à ajouter des contraintes et des forces.
Exécution du solveur
Procédure régulière
- Sélectionnez l'objet solveur
contenu dans le conteneur Analysis.
- Sélectionnez
Contrôle de tâches du solveur dans le menu.
- Sélectionnez Write .inp File.
- Sélectionnez Run CalculiX.
- Cliquez sur OK.
Procédure rapide
- Sélectionnez l'objet solveur
contenu dans le conteneur Analysis.
- Cliquez sur
Lancer les calculs du solveur.
Analyse des résultats
- Depuis l'arborescence de l'objet, sélectionner l'objet CCX_Results
- Sélectionnez
Afficher le résultat
- Choisissez parmi les différents types de résultats à visualiser
- Le curseur en bas du panneau peut être utilisé pour altérer la visualisation du maillage. Cela permet de visualiser la déformation subie par l'objet ; gardez en tête qu'il s'agit d'une approximation.
- Pour supprimer les résultats, sélectionnez
Purger les résultats
Si vous sélectionnez le type de résultat déplacement Z, vous pouvez voir que la valeur obtenue est presque identique au fichier d'exemple fourni avec FreeCAD. Des différences pourraient survenir en raison de la qualité du maillage et le nombre de nœuds qu'il contient.
Nous avons complété la procédure de base de l'atelier FEM.
Remarques
- Pour un tutoriel vidéo basé sur ce tutoriel écrit, regardez : FEM MaterialReinforced tutorial.
- Matériaux : Matériau pour solide, Matériau pour fluide, Matériau mécanique non linéaire, Matériau renforcé (type béton) ; Éditeur de matériaux
- Géométrie de l'élement : Élément 1D, Rotation d'élément 1D, Épaisseur d'un élément 2D, Section fluide 1D
- Conditions limites électromagnétiques : de potentiel électrostatique, de densité de courant, de magnétisation, Densité de charge électrique
- Conditions limites de fluide : de vitesse d'écoulement initial, de pression initiale, Vitesse d'écoulement comme condition limite
- Fonctions d'analyse géométrique : Contrainte multi-points selon un plan, Enregistrer les résultats par section, Système de coordonnées locales
- Conditions limites et charges mécaniques : de limite fixe, Contrainte de corps rigide, de limite de déplacement, Contrainte de contact, Contrainte de liaison, de ressort, Charge d'effort, Charge de pression, Charge centrifuge, Charge de gravité
- Conditions limites et charges thermiques : Température initiale, Charge de flux thermique, Condition limite de température, Source de chaleur du corps
- Remplacer les constantes : Constante de permittivité du vide
- Maillage : avec Netgen, avec GMSH, Couche limite de maillage, Mailler plus finement, Grouper un maillage, Effacer des éléments, Convertir un maillage FEM en surfacique
- Solveur : CalculiX Standard, Elmer, Mystran, Z88 ; Équations Mécaniques : d'élasticité, de déformation ; Équations électromagnétiques : électrostatique, de force électrique, de magnétodynamique, de magnétodynamique 2D, de courant statique ; d'écoulement, de flux, de chaleur ; Solveur : Réglage du solveur, Calcul du solveur
- Résultats : Purger, Afficher, Appliquer les modifications, Pipeline du résultat, Filtre des déformations, Filtre d'écrêtage scalaire, Filtre de fonction de découpe, Filtre d'écrêtage selon une région, Filtre par contours, Filtre par symboles, Filtre d'écrêtage selon une ligne, Graphique de linéarisation des critères, Données du filtre d'écrêtage du point, Champs personnalisés de résultats ; Fonctions de filtrage : Plan, Sphère, Cylindre, Boîte ; Visualisation des données : Courbe, Histogramme, Tableau
- Utilitaires : Plan de coupe, Supprimer les plans de coupe, Exemples ; Supprimer le maillage, Affichage des informations du maillage
- Additionnel : Préférences ; Installation, FEM Maillage, Solveur, CalculiX, FEM Béton ; FEM Types d'élements
- Démarrer avec FreeCAD
- Installation : Téléchargements, Windows, Linux, Mac, Logiciels supplémentaires, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Bases : À propos de FreeCAD, Interface, Navigation par la souris, Méthodes de sélection, Objet name, Préférences, Ateliers, Structure du document, Propriétés, Contribuer à FreeCAD, Faire un don
- Aide : Tutoriels, Tutoriels vidéo
- Ateliers : Std Base, Assembly, BIM, CAM, Draft, FEM, Inspection, Material, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test