FEM Workbench/fr

Introduction
L'atelier FEM fournit un déroulement de tâches moderne d'analyse par éléments finis (FEA) pour FreeCAD. Cela signifie que tous les outils permettant d'effectuer une analyse sont réunis dans une seule interface utilisateur graphique (GUI).



Déroulement des tâches
Les étapes pour effectuer une analyse d’éléments finis sont les suivantes :
 * 1) Prétraitement : configuration du problème d'analyse.
 * 2) Modélisation de la géométrie : création de la géométrie avec FreeCAD, ou importation depuis une autre application.
 * 3) Créer une analyse.
 * 4) Ajout de contraintes de simulation telles que des charges et des supports fixes au modèle géométrique.
 * 5) Ajout de matériaux aux parties du modèle géométrique.
 * 6) Créer un maillage d'éléments finis pour le modèle géométrique, ou l'importer d'une autre application.
 * 7) Résolution : exécution d'un solveur externe à partir de FreeCAD.
 * 8) Post-traitement : visualiser les résultats de l'analyse depuis FreeCAD, ou exporter les résultats pour qu'ils puissent être post-traités avec une autre application.

L'atelier FEM peut être utilisé sur Windows, MacOSX et Linux. Étant donné que l'atelier utilise des solveurs externes, la quantité d’installation manuelle dépend du système d’exploitation utilisé. Voir FEM Installation des composants requis pour des instructions sur la configuration des outils externes.





Menu : Modèle

 * [[Image:FEM_Analysis.svg|32px]] Conteneur d'analyse : crée un nouveau conteneur pour une analyse mécanique. Si un solide est sélectionné dans l'arborescence avant de cliquer dessus, la boîte de dialogue de maillage s'ouvrira.

Matériaux

 * [[Image:FEM_MaterialSolid.svg|32px]] Matériau pour solide : permet de sélectionner un matériau solide de la base de données.


 * [[Image:FEM_MaterialFluid.svg|32px]] Matériau pour fluide : permet de sélectionner un matériau fluide dans la base de données.


 * [[Image:FEM_MaterialMechanicalNonlinear.svg|32px]] Matériau mécanique non linéaire : permet d'ajouter un modèle de matériau mécanique non linéaire.


 * [[Image:FEM_MaterialReinforced.svg|32px]] Matériau renforcé : permet de sélectionner dans la base de données des matériaux renforcés composés d'une matrice et d'un renfort.


 * [[Image:FEM_MaterialEditor.svg|32px]] Editeur de matériaux : permet d'ouvrir l'éditeur de matériaux pour éditer des matériaux.



Géométrie de l'élément

 * [[Image:FEM_ElementGeometry1D.svg|32px]] Coupe transversale élément type poutre : utilisé pour définir les sections transversales d'éléments de type poutre.


 * [[Image:FEM_ElementRotation1D.svg|32px]] Rotation élément type poutre : utilisé pour faire pivoter les coupes transversales d'éléments de type poutre.


 * [[Image:FEM_ElementGeometry2D.svg|32px]] Épaisseur élément de type coque : utilisé pour définir l'épaisseur de l'élément de type coque.


 * [[Image:FEM_ElementFluid1D.svg|32px]] Section fluide 1D : utilisé pour créer un élément de section fluide pour les réseaux pneumatiques et hydrauliques.



Contraintes électromagnétiques

 * [[Image:FEM_CompEmConstraints.png|48px]] Contraintes électromagnétiques : il s'agit d'un menu d'icônes dans la barre d'outils contraintes FEM, qui contient les contraintes suivantes :


 * [[Image:FEM_ConstraintElectrostaticPotential.svg|32px]] Contrainte potentiel électrostatique : utilisé pour définir le potentiel électrostatique.


 * [[Image:FEM_ConstraintCurrentDensity.svg|32px]] Contrainte de densité de courant : utilisé pour définir une densité de courant.


 * [[Image:FEM_ConstraintMagnetization.svg|32px]] Contrainte de magnétisation : utilisé pour définir une magnétisation.



Contraintes de fluides

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialFlowVelocity.svg|32px]] Contrainte de vitesse initiale d'écoulement : utilisé pour définir une vitesse d'écoulement initiale pour un corps (volume).


 * [[Image:FEM_ConstraintInitialPressure.svg|32px]] Contrainte de pression initiale : utilisé pour définir une pression initiale pour un corps (volume).


 * [[Image:FEM_ConstraintFlowVelocity.svg|32px]] Contrainte de vitesse d'écoulement : utilisé pour définir une vitesse d'écoulement comme condition aux limites sur une arête (2D) ou une face (3D).



Contraintes géométriques

 * [[Image:FEM_ConstraintPlaneRotation.svg|32px]] Contrainte de rotation du plan : permet de définir une contrainte de rotation plane sur une face plane.


 * [[Image:FEM_ConstraintSectionPrint.svg|32px]] Contrainte d'affichage de la section : permet d'afficher les variables de sortie prédéfinies du modèle (forces et moments) dans un fichier de données.


 * [[Image:FEM_ConstraintTransform.svg|32px]] Contrainte de transformation : utilisé pour définir une contrainte de transformation sur une face.



Contraintes mécaniques

 * [[Image:FEM_ConstraintFixed.svg|32px]] Contrainte d'immobilisation : utilisé pour définir une contrainte d'immobilisation sur le point/bord/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintDisplacement.svg|32px]] Contrainte de déplacement : utilisé pour définir une contrainte de déplacement sur le point/bord/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintContact.svg|32px]] Contrainte de contact : utilisé pour définir une contrainte de contact entre deux faces.


 * [[Image:FEM_ConstraintTie.svg|32px]] Contrainte de liaison : utilisé pour définir une contrainte de liaison ("contact lié") entre deux faces.


 * [[Image:FEM_ConstraintSpring.svg|32px]] Contrainte de ressort : utilisé pour définir un ressort.


 * [[Image:FEM_ConstraintForce.svg|32px]] Contrainte de force : utilisé pour définir une force en [N] appliquée uniformément à une face sélectionnable dans une direction définissable.


 * [[Image:FEM_ConstraintPressure.svg|32px]] Contrainte de pression : permet de définir une contrainte de pression.


 * [[Image:FEM_ConstraintCentrif.svg|32px]] Constrainte centrifuge : utilisé pour définir une contrainte de charge de corps centrifuge.


 * [[Image:FEM_ConstraintSelfWeight.svg|32px]] Contrainte du poids propre : permet de définir une accélération de gravité agissant sur un modèle.



Contraintes thermiques

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialTemperature.svg|32px]] Contrainte de température initiale : permet de définir la température initiale d'un corps.


 * [[Image:FEM_ConstraintHeatflux.svg|32px]] Contrainte de flux de chaleur : permet de définir une contrainte de flux thermique sur une ou plusieurs face(s)


 * [[Image:FEM_ConstraintTemperature.svg|32px]] Contrainte de température : permet de définir une contrainte de température sur un point/bord/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintBodyHeatSource.svg|32px]] Contrainte source thermique : utilisé pour définir une source de chaleur interne d'un objet.



Contraintes sans solveur

 * [[Image:FEM_ConstraintFluidBoundary.svg|32px]] Condition de limite du fluide : utilisé pour définir une condition limite de fluide.


 * [[Image:FEM_ConstraintBearing.svg|32px]] Contrainte de roulement : utilisé pour définir une contrainte de roulement.


 * [[Image:FEM_ConstraintGear.svg|32px]] Contrainte d'engrenage : utilisé pour définir une contrainte d'engrenage.


 * [[Image:FEM_ConstraintPulley.svg|32px]] Contrainte de poulie : utilisé pour définir une contrainte de poulie.



Écraser des constantes

 * [[Image:FEM_ConstantVacuumPermittivity.svg|32px]] Constante de permittivité du vide : permet de remplacer la permittivité du vide par une valeur personnalisée.



Menu : Maillage

 * [[Image:FEM_MeshNetgenFromShape.svg|32px]] Maillage FEM à partir d'une forme avec Netgen : génère un maillage d'éléments finis pour un modèle en utilisant Netgen.


 * [[Image:FEM_MeshGmshFromShape.svg|32px]] Maillage FEM à partir d'une forme avec Gmsh : génère un maillage d'éléments finis pour un modèle en utilisant Gmsh.


 * [[Image:FEM_MeshBoundaryLayer.svg|32px]] Couche limite de maillage FEM : crée des maillages anisotropes pour des calculs précis près des bords.


 * [[Image:FEM_MeshRegion.svg|32px]] Région de maillage FEM : crée une ou plusieurs zones localisées à mailler, ce qui optimise considérablement le temps d'analyse.


 * [[Image:FEM_MeshGroup.svg|32px]] Groupe de maillage FEM : regroupe et étiquette les éléments d'un maillage (sommet, bord, surface) ensemble, ce qui est utile pour exporter le maillage vers des solveurs externes.


 * [[Image:FEM_CreateNodesSet.svg|32px]] Ensemble de nœuds : crée/définit un ensemble de nœuds à partir d'un maillage FEM.


 * [[Image:FEM_FemMesh2Mesh.svg|32px]] Maillage FEM à maillage : convertit la surface d'un maillage FEM en maillage.



Menu : Résolution

 * [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] Solveur Calculix standard : crée un nouveau solveur pour cette analyse.


 * [[Image:FEM_SolverCalculiX.svg|32px]] Solveur CalculiX (nouveau modèle) : identique au modèle original [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] Solveur Calculix standard avec des vérifications supplémentaires.


 * [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solveur Elmer : crée le contrôleur de solveur pour Elmer.


 * [[Image:FEM_SolverMystran.svg|32px]] Solveur Mystran : crée le contrôleur de solveur pour le solveur MYSTRAN.


 * [[Image:FEM_SolverZ88.svg|32px]] Solveur Z88 : crée le contrôleur de solveur pour Z88.


 * [[Image:FEM_CompMechEquations.png|48px]] Équations mécaniques : menu d'icônes dans la barre d'outils d'équations FEM qui contient les équations suivantes :


 * [[Image:FEM_EquationElasticity.svg|32px]] Équation d'élasticité : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour effectuer des analyses linéaires mécaniques.


 * [[Image:FEM_EquationDeformation.svg|32px]] Équation de déformation : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer permettant de réaliser des analyses mécaniques non linéaires (déformations).


 * [[Image:FEM_CompEmEquations.png|32px]] Équations électromagnétiques : menu d'icônes dans la barre d'outils d'équations FEM qui contient les équations suivantes :


 * [[Image:FEM_EquationElectrostatic.svg|32px]] Équation électrostatique : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour effectuer des analyses électrostatiques.


 * [[Image:FEM_EquationElectricforce.svg|32px]] Équation force électrique : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour calculer la force électrique sur les surfaces.


 * [[Image:FEM_EquationMagnetodynamic.svg|32px]] Équation magnétodynamique : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour calculer la magnétodynamique.


 * [[Image:FEM_EquationMagnetodynamic2D.svg|32px]] Équation magnétodynamique 2D : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour calculer la magnétodynamique en 2D.


 * [[Image:FEM_EquationFlow.svg|32px]] Équation d'écoulement : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour effectuer des analyses d'écoulement.


 * [[Image:FEM_EquationFlux.svg|32px]] Équation de flux : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour effectuer des analyses de flux.


 * [[Image:FEM_EquationHeat.svg|32px]] Équation de chaleur : équation pour le [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] solveur Elmer pour effectuer des analyses de transfert de chaleur.


 * [[Image:FEM_SolverControl.svg|32px]] Contrôle du travail du solveur : ouvre le menu pour ajuster et lancer le solveur sélectionné.


 * [[Image:FEM_SolverRun.svg|32px]] Résolution : lance le solveur sélectionné de l'analyse active.



Menu : Résultats

 * [[Image:FEM_ResultsPurge.svg|32px]] Purger les résultats : supprime les résultats de l'analyse active.


 * [[Image:FEM_ResultShow.svg|24px]] Afficher les résultats : utilisé pour afficher le résultat d'une analyse. Cette boîte de dialogue n'est pas disponible pour le solveur Elmer car ce solveur visualise en utilisant uniquement l'objet Pipeline de résultats.


 * [[Image:FEM_PostApplyChanges.svg|32px]] Appliquer les modifications au pipeline : active l'application immédiate des modifications apportées aux pipelines et aux filtres.


 * [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|32px]] Pipeline de résultats : permet d'ajouter une nouvelle représentation graphique des résultats d'analyse FEM (échelle de couleurs et plus d'options d'affichage).


 * [[Image:FEM_PostFilterWarp.svg|32px]] Filtre des déformations : utilisé pour visualiser la forme déformée à l'échelle du modèle.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipScalar.svg|32px]] Filtre d'écrêtage scalaire : utilisé pour écrêter un champ avec une valeur scalaire spécifiée.


 * [[Image:FEM_PostFilterCutFunction.svg|32px]] Filtre de découpe selon une fonction : permet d'afficher les résultats sur une sphère ou un plan traversant le modèle.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|32px]] Filtre d'écrêtage selon une région : utilisé pour écrêter un champ avec une sphère ou un plan traversant le modèle.


 * [[Image:FEM_PostFilterContours.svg|32px]] Filtre par contours : permet d'afficher des iso-lignes (pour des analyses en 2D) ou des iso-contours.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAlongLine.svg|32px]] Filtre d'écrêtage selon une ligne : utilisé pour tracer les valeurs d'un champ le long d'une ligne spécifiée.


 * [[Image:FEM_PostFilterLinearizedStresses.svg|32px]] Graphique de linéarisation des contraintes : crée un graphique de linéarisation des contraintes.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAtPoint.svg|32px]] Données du filtre d'écrêtage d'un point : permet d'afficher la valeur d'un champ sélectionné à un point donné.


 * [[Image:FEM_CompPostCreateFunctions.png|48px]] Fonctions de filtrage : il s'agit d'un menu d'icônes dans la barre d'outils Résultats de FEM qui contient les commandes suivantes :


 * [[Image:FEM_PostCreateFunctionPlane.svg|32px]] Filtre fonction plan : coupe le maillage résultant selon un plan.


 * [[Image:FEM_PostCreateFunctionSphere.svg|32px]] Filtre fonction sphère : coupe le maillage résultant selon une sphère.


 * [[Image:FEM_PostCreateFunctionCylinder.svg|32px]] Filtre fonction cylindre : coupe le maillage résultant selon un cylindre.


 * [[Image:FEM_PostCreateFunctionBox.svg|32px]] Filtre fonction boîte : coupe le maillage résultant selon une boîte.



Menu : Utilitaires

 * [[Image:FEM_ClippingPlaneAdd.svg|32px]] Plan de coupe : ajoute un plan de découpe pour l'ensemble de la vue du modèle.


 * [[Image:FEM_ClippingPlaneRemoveAll.svg|32px]] Supprimer les plans de coupe : supprime tous les plans de coupe existants.


 * [[Image:FEM_Examples.svg|32px]] Exemples : ouvre l'interface graphique pour accéder aux exemples de FEM.



Menu contextuel

 * [[Image:FEM_MeshClear.svg|32px]] Supprimer maillage FEM : supprime le fichier de maillage du fichier FreeCAD. Utile pour alléger un fichier FreeCAD.


 * [[Image:FEM_MeshDisplayInfo.svg|32px]] Affichage des informations du maillage FEM : affiche les statistiques de base du maillage existant - nombre de nœuds et d'éléments de chaque type.

Préférences

 * [[Image:Std_DlgPreferences.svg|32px]] Préférences... : préférences disponibles dans les outils FEM.

Informations
Les pages suivantes décrivent différents sujets de l'atelier FEM.

FEM Installation des composants requis : une description détaillée de la configuration des programmes externes utilisés dans l'atelier.

FEM Maillage : informations complémentaires sur l'obtention d'un maillage pour l'analyse par éléments finis.

FEM Solveur : informations supplémentaires sur les différents solveurs disponibles dans l’atelier et sur ceux qui pourraient être utilisés à l’avenir.

FEM CalculiX : plus d’informations sur CalculiX, le solveur par défaut utilisé dans l'atelier pour l'analyse des structures.

FEM Béton : informations intéressantes sur le thème de la simulation des structures en béton.

Tutoriels
Tutoriel 1 : FEM CalculiX Cantilever 3D ; analyse de base sur une poutre.

Tutoriel 2 : FEM Tutoriel ; analyse de la tension dans une structure.

Tutoriel 3 : FEM Tutoriel Python ; exemple de configuration en porte-à-faux entièrement fait par scripts Python, y compris le maillage.

Tutoriel 4 : FEM Cisaillement d'un bloc composite ; voir la déformation d'un bloc composé de deux matériaux.

Tutoriel 5 : Analyse FEM transitoire

Tutoriel 6 : Post-traitement des résultats FEM avec Paraview

Tutoriel 7 : Exemple calcul capacité de deux sphères ; Tutoriel 6 Interface graphique d'Elmer "Exemple calcul capacité de deux sphères" utilisant des exemples FEM.

Tutoriels d'analyse thermomécanique couplée par openSIM

Tutoriel vidéo 1 : Vidéo FEM pour les débutants (avec lien sur YouTube)

Tutoriel vidéo 2 : Vidéo FEM pour les débutants (avec lien sur YouTube)

Nombreux tutoriels vidéo : anisim Logiciels d'ingénierie à code source ouvert (en allemand)



Extension de l'atelier FEM
L'atelier FEM est en constante évolution. Un des objectifs du projet est de trouver des moyens d’interagir facilement avec divers solveurs FEM, afin que l’utilisateur final puisse rationaliser le processus de création, de maillage, de simulation et d’optimisation d’un problème de conception technique, le tout avec FreeCAD.

Les informations suivantes sont destinées aux utilisateurs expérimentés et aux développeurs qui souhaitent étendre l'atelier FEM de différentes manières. Une connaissance des langages C ++ et Python est préconisée. Une certaine connaissance du système "document objet" utilisé dans FreeCAD est également nécessaire. Ces informations sont disponibles dans la Documentation pour utilisateurs expérimentés et la Documentation pour développeurs. Veuillez noter que FreeCAD étant toujours en cours de développement, certains articles peuvent être anciens et donc obsolètes. Les informations les plus récentes sont traitées dans les forums FreeCAD, dans la section Développement. Pour les discussions sur l'atelier FEM, les conseils ou l’aide pour l’extension de l’atelier reférez vous dans le sous forum FEM.

Les articles suivants expliquent comment étendre l'atelier, par exemple en ajoutant de nouveaux types de conditions aux limites (contraintes) ou équations.
 * Extension module FEM
 * Embarquer les développeurs FEM tente d'orienter les nouveaux développeurs sur la façon de contribuer à l'atelier FEM.
 * Tutoriel FEM Ajouter une équation
 * Tutoriel FEM Ajouter une contrainte

Un guide du développeur a été rédigé pour aider les utilisateurs expérimentés à comprendre les bases complexes du code de FreeCAD et les interactions entre les éléments centraux et les ateliers individuels. Le livre est hébergé sur github afin que plusieurs utilisateurs puissent y contribuer et le mettre à jour.
 * Aperçu préliminaire du ebook : Guide du développeur de modules pour FreeCAD (Discussion sur le forum).
 * FreeCAD Mod Dev Guide (dépôt github)



Extension de la documentation de l'atelier FEM

 * Plus d'informations concernant l'extension ou l'absence de documentation FEM peuvent être trouvées dans le forum : documentation FEM manquante sur le Wiki