FEM Workbench/pl

Wprowadzenie
Środowisko pracy MES zapewnia nowoczesną analizę metodą elementów skończonych (FEA) dla FreeCAD. Głównie oznacza to, że wszystkie narzędzia do wykonania analizy są połączone w jeden graficzny interfejs użytkownika (GUI).



Przepływ pracy
Kroki przeprowadzania analizy metodą elementów skończonych:
 * 1) Preprocessing: ustawienie zagadnienia analizy.
 * 2) Modelowanie geometrii: tworzenie geometrii za pomocą programu FreeCAD lub importowanie jej z innej aplikacji.
 * 3) Tworzenie analizy.
 * 4) Dodawanie do modelu geometrycznego uwarunkowań symulacyjnych, takich jak obciążenia i podpory stałe.
 * 5) Dodawanie materiałów do części poza modelem geometrycznym.
 * 6) Tworzenie siatki elementów skończonych dla modelu geometrycznego lub importowanie jej z innej aplikacji.
 * 7) Rozwiązywanie: uruchamianie zewnętrznego solwera z poziomu FreeCAD.
 * 8) Postprocessing: wizualizacja wyników analizy z poziomu FreeCAD lub eksportowanie wyników, aby można je było przetworzyć w innej aplikacji.

Środowisko pracy MES może być używane w systemach Linux, Windows i Mac OSX. Ponieważ korzysta z zewnętrznych solverów, zakres ręcznej konfiguracji zależy od systemu operacyjnego, z którego korzystasz. Instrukcje dotyczące konfiguracji zewnętrznych narzędzi znajdują się na stronie Instalacja środowiska MES.



Menu: Model

 * [[Image:FEM_Analysis.svg|32px]] Analysis container: Creates a new container for a mechanical analysis. If a solid is selected in the tree view before clicking on it, the meshing dialog will be opened next.

Materiał

 * [[Image:FEM_MaterialSolid.svg|32px]] Material for solid: Lets you select a solid material from the database.


 * [[Image:FEM_MaterialFluid.svg|32px]] Material for fluid: Lets you select a fluid material from the database.


 * [[Image:FEM_MaterialMechanicalNonlinear.svg|32px]] Nonlinear mechanical material: Lets you add a nonlinear mechanical material model.


 * [[Image:FEM_MaterialReinforced.svg|32px]] Reinforced material (concrete): Lets you select reinforced materials consisting of a matrix and a reinforcement from the database.


 * [[Image:FEM_MaterialEditor.svg|32px]] Material editor: Lets you open the material editor to edit materials.

Geometria elementu

 * [[Image:FEM_ElementGeometry1D.svg|32px]] Beam cross section: Used to define cross sections for beam elements.


 * [[Image:FEM_ElementRotation1D.svg|32px]] Beam rotation: Used to rotate cross sections of beam elements.


 * [[Image:FEM_ElementGeometry2D.svg|32px]] Shell plate thickness: Used to define shell element thickness.


 * [[Image:FEM_ElementFluid1D.svg|32px]] Fluid section for 1D flow: Used to create fluid section element for pneumatic and hydraulic networks.

Electrostatic Constraints

 * [[Image:FEM_ConstraintElectrostaticPotential.svg|32px]] Constraint electrostatic potential: Used to define electrostatic potential.

Fluid Constraints

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialFlowVelocity.svg|32px]] Constraint initial flow velocity: Used to define an initial flow velocity for a body (volume).


 * [[Image:FEM_ConstraintInitialPressure.svg|32px]] Constraint initial pressure: Used to define an initial pressure for a body (volume).


 * [[Image:FEM_ConstraintFlowVelocity.svg|32px]] Constraint flow velocity: Used to define a flow velocity as a boundary condition at an edge (2D) or face (3D).

Geometrical Constraints

 * [[Image:FEM_ConstraintPlaneRotation.svg|32px]] Constraint plane rotation: Used to define a plane rotation constraint on a planar face.


 * [[Image:FEM_ConstraintSectionPrint.svg|32px]] Constraint section print: Used to print the predefined facial output variables (forces and moments) to the dat file.


 * [[Image:FEM_ConstraintTransform.svg|32px]] Constraint transform: Used to define a transform constraint on a face.

Mechanical Constraints

 * [[Image:FEM_ConstraintFixed.svg|32px]] Constraint fixed: Used to define a fixed constraint on point/edge/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintDisplacement.svg|32px]] Constraint displacement: Used to define a displacement constraint on point/edge/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintContact.svg|32px]] Constraint contact: Used to define a contact constraint between two faces.


 * [[Image:FEM_ConstraintTie.svg|32px]] Constraint tie: Used to define a tie constraint ("bonded contact") between two faces.


 * [[Image:FEM_ConstraintSpring.svg|32px]] Constraint spring: Used to define a spring.


 * [[Image:FEM_ConstraintForce.svg|32px]] Constraint force: Used to define a force in [N] applied uniformly to a selectable face in a definable direction.


 * [[Image:FEM_ConstraintPressure.svg|32px]] Constraint pressure: Used to define a pressure constraint.


 * [[Image:FEM_ConstraintCentrif.svg|32px]] Constraint centrif: Used to define a centrifugal body load constraint.


 * [[Image:FEM_ConstraintSelfWeight.svg|32px]] Constraint self weight: Used to define a gravity acceleration acting on a model.

Thermal Constraints

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialTemperature.svg|32px]] Constraint initial temperature: Used to define the initial temperature of a body.


 * [[Image:FEM_ConstraintHeatflux.svg|32px]] Constraint heatflux: Used to define a heat flux constraint on a face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintTemperature.svg|32px]] Constraint temperature: Used to define a temperature constraint on a point/edge/face(s).


 * [[Image:FEM_ConstraintBodyHeatSource.svg|32px]] Constraint body heat source: Used to define an internally generated body heat.

Constraints without solver

 * [[Image:FEM_ConstraintFluidBoundary.svg|32px]] Fluid boundary condition: Used to define a fluid boundary condition.


 * [[Image:FEM_ConstraintBearing.svg|32px]] Constraint bearing: Used to define a bearing constraint.


 * [[Image:FEM_ConstraintGear.svg|32px]] Constraint gear: Used to define a gear constraint.


 * [[Image:FEM_ConstraintPulley.svg|32px]] Constraint pulley: Used to define a pulley constraint.

Overwrite Constants

 * [[Image:FEM_ConstantVacuumPermittivity.svg|32px]] Constant vacuum permittivity: Used to overwrite the permittivity of vacuum with a custom value.

Menu: Siatka

 * [[Image:FEM_MeshNetgenFromShape.svg|32px]] FEM mesh from shape by Netgen: Generates a finite element mesh for a model using Netgen.


 * [[Image:FEM_MeshGmshFromShape.svg|32px]] FEM mesh from shape by Gmsh: Generates a finite element mesh for a model using Gmsh.


 * [[Image:FEM_MeshBoundaryLayer.svg|32px]] FEM mesh boundary layer: Creates anisotropic meshes for accurate calculations near boundaries.


 * [[Image:FEM_MeshRegion.svg|32px]] FEM mesh region: Creates a localized area(s) to mesh which highly optimizes analysis time.


 * [[Image:FEM_MeshGroup.svg|32px]] FEM mesh group: Groups and labels elements of a mesh (vertex, edge, surface) together, useful for exporting the mesh to external solvers.


 * [[Image:FEM_CreateNodesSet.svg|32px]] Nodes set: Creates/defines a node set from FEM mesh.


 * [[Image:FEM_FemMesh2Mesh.svg|32px]] FEM mesh to mesh: Convert the surface of a FEM mesh to a mesh.

Menu: Rozwiąż

 * [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] Solver CalculiX Standard: Creates a new solver for this analysis. In most cases the solver is created together with the analysis.


 * [[Image:FEM_SolverCalculiX.svg|32px]] Solver CalculiX (new framework):


 * [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer: Creates the solver controller for Elmer. It is independent from other solver objects.


 * [[Image:FEM_SolverMystran.svg|32px]] Solver Mystran:


 * [[Image:FEM_SolverZ88.svg|32px]] Solver Z88: Creates the solver controller for Z88. It is independent from other solver objects.


 * [[Image:FEM_EquationElasticity.svg|32px]] Elasticity equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to perform mechanical analyses.


 * [[Image:FEM_EquationElectricforce.svg|32px]] Electricforce equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to calculate the electric force on surfaces.


 * [[Image:FEM_EquationElectrostatic.svg|32px]] Electrostatic equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to perform electrostatic analyses.


 * [[Image:FEM_EquationFlow.svg|32px]] Flow equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to perform flow analyses.


 * [[Image:FEM_EquationFlux.svg|32px]] Flux equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to perform flux analyses.


 * [[Image:FEM_EquationHeat.svg|32px]] Heat equation: Equation for the [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solver Elmer to perform heat transfer analyses.


 * [[Image:FEM_SolverControl.svg|32px]] Solver job control: Opens the menu to adjust and start the selected solver.


 * [[Image:FEM_SolverRun.svg|32px]] Run solver calculations: Runs the selected solver of the active analysis.

Menu: Wyniki

 * [[Image:FEM_ResultsPurge.svg|32px]] Purge results: Deletes the results of the active analysis.


 * [[Image:FEM_ResultShow.svg|24px]] Show result: Used to display the result of an analysis.


 * [[Image:FEM_PostApplyChanges.svg|32px]] Apply changes to pipeline: Toggles if changes to pipelines and filters are applied immediately.


 * [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|32px]] Post pipeline from result: Used to add a new graphical representation of FEM analysis results (color scale and more display options).


 * [[Image:FEM_PostFilterWarp.svg|32px]] Warp filter: Used to visualize the scaled deformed shape of the model.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipScalar.svg|32px]] Scalar clip filter: Used to clip a field with a specified scalar value.


 * [[Image:FEM_PostFilterCutFunction.svg|32px]] Function cut filter: Used to display the results on a sphere or a plane cutting through the model.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|32px]] Region clip filter: Used to clip a field with a sphere or a plane cutting through the model.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAlongLine.svg|32px]] Line clip filter: Used to plot the values of a field along a specified line.


 * [[Image:FEM_PostFilterLinearizedStresses.svg|32px]] Stress linearization plot: Creates a stress linearization plot.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAtPoint.svg|32px]] Data at point clip filter: Used to display value of a selected field at a given point.


 * [[Image:FEM_CompPostCreateFunctions.png|48px]] Filter functions: This is an icon menu in the FEM Results toolbar that holds the following commands:


 * [[Image:Fem-post-geo-plane.svg|32px]] Filter function plane: Defines that the result mesh is cut with a plane.


 * [[Image:Fem-post-geo-sphere.svg|32px]] Filter function sphere: Defines that the result mesh is cut with a sphere.

Menu: Narzędzia

 * [[Image:FEM_ClippingPlaneAdd.svg|32px]] Clipping plane on face: Adds a clipping plane for the whole model view.


 * [[Image:FEM_ClippingPlaneRemoveAll.svg|32px]] Remove all clipping planes: Removes all existing clipping planes.


 * [[Image:FEM_Examples.svg|32px]] Open FEM examples: Open the GUI to access FEM examples.

Menu podręczne

 * [[Image:FEM_MeshClear.svg|32px]] Clear FEM mesh: Deletes the mesh file from the FreeCAD file. Useful to make a FreeCAD file lighter.


 * [[Image:FEM_MeshDisplayInfo.svg|32px]] Display FEM mesh info: Displays basic statistics of existing mesh - number of nodes and elements of each type.

Ustawienia

 * [[Image:Std_DlgPreferences.svg|32px]] Preferences...: Preferences available in FEM Tools.

Informacje dodatkowe
Na kolejnych stronach znajdują się objaśnienia poszczególnych tematów związanych z środowiskiem pracy MES.

FEM Install: a detailed description on how to set up the external programs used in the workbench.

FEM Mesh: further information on obtaining a mesh for finite element analysis.

FEM Solver: further information on the different solvers available in the workbench, and those that could be used in the future.

FEM CalculiX: further information on CalculiX, the default solver used in the workbench for structural analysis.

FEM Concrete: interesting information on the topic of simulating concrete structures.

Poradniki
Poradnik 1: MES CalculiX wspornik 3D, podstawowa analiza belki swobodnie podpartej.

Poradnik 2: Poradnik dla środowiska pracy MES, prosta analiza naprężenia konstrukcji.

Poradnik 3: Skrypty w środowisku MES, skonfiguruj przykład wspornika całkowicie poprzez skrypty w środowisku Python, w tym siatkę.

Poradnik 4: Ścinanie bloku kompozytowego, obserwuj deformację bloku, który składa się z dwóch materiałów.

Poradnik 5: Analiza MES w stanie przejściowym.

Poradnik 6: Post-Processing wyników MES za pomocą Paraview.

Poradnik 7: Przykład pojemność dwóch kul, Elmer's GUI poradnik 6 "Elektrostatyka Pojemność Dwóch Kul" z wykorzystaniem przykładów FEM.

Sprzężona analiza termiczno-mechaniczna poradnik openSIM.

Wideo poradnik 1: FEM wideo dla początkujących (w tym link do YouTube).

Wideo poradnik 2: FEM wideo dla początkujących (w tym link do YouTube).

Wiele poradników w formie wideo: anisim Open Source Engineering Software, (w języku niemieckim).

Rozszerzenie środowiska pracy MES
Środowisko pracy MES jest w ciągłym rozwoju. Celem projektu jest znalezienie sposobu na łatwą interakcję z różnymi solverami MES, tak aby użytkownik końcowy mógł usprawnić proces tworzenia, siatkowania, symulacji i optymalizacji problemu projektowego, wszystko w ramach programu FreeCAD.

Poniższe informacje są skierowane do użytkowników i programistów, którzy chcą rozszerzyć środowisko MES na różne sposoby. Oczekiwana jest znajomość C++ i Pythona, a także pewna znajomość systemu "document object" używanego w FreeCAD. Informacje te są dostępne na stronach Centrum Power użytkowników i Centrum programisty. Proszę zauważyć, że ponieważ FreeCAD jest w trakcie aktywnego rozwoju, niektóre artykuły mogą być zbyt stare, a więc przestarzałe. Najbardziej aktualne informacje są omawiane na forum FreeCAD, w sekcji Development. W przypadku dyskusji na temat MES, porad lub pomocy w rozszerzeniu środowiska pracy, czytelnik powinien odnieść się do forum FEM.

Poniższe artykuły wyjaśniają, jak można rozszerzyć środowisko pracy, np. poprzez dodanie nowych typów warunków brzegowych (wiązań), czy równań.
 * Rozszerzenie modułu FEM
 * Wprowadzenie do MES dla programistów próbuje zorientować nowych twórców, w jaki sposób mogą przyczynić się do rozwoju środowiska pracy MES.
 * Dodawanie wiązań w środowisku MES
 * Dodawanie równań w środowisku MES

Przewodnik programisty został napisany, aby pomóc użytkownikom w zrozumieniu złożonej bazy kodowej FreeCAD i interakcji między podstawowymi elementami i poszczególnymi środowiskami pracy. Książka jest umieszczona w serwisie Github, więc wielu użytkowników może ją współtworzyć i aktualizować.
 * Wczesny podgląd ebooka: Przewodnik programisty modułów po źródłach FreeCAD wątek na forum.
 * FreeCAD Mod Dev Guide repozytorium Github.

Rozszerzenie dokumentacji środowiska pracy MES

 * Więcej informacji dotyczących rozszerzenia lub braku dokumentacji dla MES można znaleźć na forum, w temacie: Brak dokumentacji MES na Wiki