Tutorial di FEM
| Argomento |
|---|
| Analisi agli elementi finiti |
| Livello di difficoltà |
| base |
| Tempo di esecuzione |
| 10 minuti più il tempo del solutore |
| Autori |
| Drei |
| Versione di FreeCAD |
| 0.16.6700 o superiore |
| Files di esempio |
| Vedere anche |
| Nessuno |
Introduction
Introduzione
Questo tutorial ha lo scopo di introdurre il lettore al flusso di lavoro di base dell'ambiente FEM, nonché alla maggior parte degli strumenti disponibili per eseguire un'analisi statica.
Requirements
Requisiti
- Versione 0.16.6700 o superiore di FreeCAD.
- Netgen e/o GMSH installati nel sistema.
- Nel caso si usi GMSH installare la Macro GMSH da Addon manager, sviluppata da psicofil.
- Calculix installato nel sistema.
- Il lettore abbia le conoscenze di base per utilizzare gli ambienti Parte e PartDesign
Procedura
Modeling
Il modello
In questo esempio viene utilizzato un cubo come oggetto di studio, ma al suo posto si posssono usare i modelli creati con Parte o PartDesign.
- Creare un nuovo documento
- Attivare l'ambiente Part
- Creare un cubo
- Modificare le sue Dimensions in questi valori:
- Height: 1.000 mm
- Length: 8.000 mm
- Width: 1.000 mm
Ora abbiamo un modello con il quale lavorare.
Creating the Analysis
- Activate the
FEM Workbench.
- Select the Model →
Analysis container option from the menu.
Constraints and Forces
Vincoli e Forze
- Nascondere la mesh dalla Vista ad albero.
- Visualizzare il modello originale
- Selezionare
Vincolo fissaggio FEM
- Selezionare la faccia posteriore del cubo (la faccia sugli assi YZ) e fare clic su OK
- Selezionare
Vincolo forza FEM
- Selezionare la faccia frontale del cubo (la faccia parallela a quella posteriore) e impostare il Carico dell'area al valore di 9000000.00
- Impostare la Direzione -Z selezionando uno dei bordi della faccia parallela a quella direzione.
- Cliccare su OK
Con questo abbiamo stabilito i vincoli e le forze per lo studio statico.
Material
Ultimi preparativi
- Selezionare
Materiale FEM per solidi e scegliere Calculix - Cliccare su OK
Meshing
It is recommended to make a mesh as the last step in the analysis preparations due to association to a geometry in FreeCAD. Depending on FreeCAD installation, there can be Netgen or GMSH meshers, you can use any of them.
Netgen
Creare l'analisi
Netgen
- Selezionare il modello
- Dal menu cliccare su
Nuova analisi per creare un'analisi dall'oggetto selezionato. - Nella finestra di meshing, fare clic su OK
È anche possibile trascinare e rilasciare in una Analisi meccanica un oggetto mesh che non dispone di un mesh all'interno della struttura ad albero.
GMSH
- Select the model
FEM mesh from shape by Gmsh: Generates a finite element mesh for a model using Gmsh.
- In the meshing dialog, click Apply and OK.
Ora abbiamo reso mesh il nostro oggetto e siamo pronti ad aggiungere i vincoli e le forze.
Running the Solver
Standard Procedure
Avviare il Solver
Procedura Standard
- Selezionare l'oggetto solver
contenuto in Mechanical Analysis
- Selezionare
Calcola nel menu - Selezionare Write Calculix Input File
- Selezionare Run Calculix
- Cliccare Chiudi
Quick Procedure
Procedura veloce
- Selezionare l'oggetto solver
contenuto in Mechanical Analysis
- Cliccare su
Analisi veloce.
Analyzing Results
Risultati delle analisi
- Selezionare l'oggetto Risultati nell'albero degli oggetti
- Selezionare
Mostra risultati
- Scegliete tra i diversi tipi di risultati quello che si desidera visualizzare
- Il cursore in basso può essere utilizzato per modificare la visualizzazione della mesh. Questo permette di visualizzare la deformazione subita dall'oggetto, ricordare che si tratta di una approssimazione.
- Per azzerare i risultati selezionare
Purge results
Se si seleziona come tipo di risultato Z displacement, si può vedere che il valore ottenuto è quasi identico all'esempio di prova fornita da FreeCAD. Le differenze possono verificarsi a causa della qualità della mesh e del numero di nodi che possiede.
A questo punto il flusso di lavoro di base per il Modulo FEM è terminato.
Notes
- For a video tutorial based on this written tutorial watch: FEM MaterialReinforced tutorial.
- 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
- Getting started
- Installation: Download, Windows, Linux, Mac, Additional components, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Basics: About FreeCAD, Interface, Mouse navigation, Selection methods, Object name, Preferences, Workbenches, Document structure, Properties, Help FreeCAD, Donate
- Help: Tutorials, Video tutorials
- Workbenches: Std Base, Assembly, BIM, CAM, Draft, FEM, Inspection, Material, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework
- Hubs: User hub, Power users hub, Developer hub