FEM Mesh/de

Erstellen eines FE Netzes
Die Finite Elemente Analyse (FEA) wird auf einem Polygonnetz durchgeführt, das aus mehreren drei- und vierseitigen finiten Elementen besteht, die einen Originalkörper unterteilen. Je feiner das Netz ist, desto genauer sind die numerischen Ergebnisse, aber desto größer ist auch die Berechnungszeit. Ein Gleichgewicht zwischen der Größe des Netzes, der Berechnungszeit und der Genauigkeit der Ergebnisse ist ein wichtiges Merkmal einer gut definierten Finite Elemente Analyse.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Polygonnetz im FEM Arbeitsbereich einzurichten:
 * Das Gmsh Werkzeug aus der grafischen Benutzeroberfläche.
 * Das Netgen Werkzeug aus der grafischen Benutzeroberfläche.
 * Importieren eines Polygonnetzes aus einem anderen Programm. Insbesondere können Gmsh und Netgen außerhalb von FreeCAD allein verwendet werden, um Volumenkörper wie Step Dateien zu vernetzen.
 * Manuelle Erstellung des Netzes durch Python Skripten.

Die Gmsh und Netgen Werkzeuge unterstützen die Vernetzung von Körpern, die mit der Part und PartDesign Arbeitsbereiche erstellt wurden, sowie einfache Kopien dieser Körper. Im Allgemeinen kann jeder Arbeitsbereich, der Volumenkörper erzeugt, wie z.B. die Arch Arbeitsbereich, als Grundlage für die Erstellung von Polygonnetzen verwendet werden. Beachte, dass sich ein für die FEA verwendetes Netz von einem Netz unterscheidet, das mit der Polygonnetz Arbeitsbereich erstellt oder importiert wurde.





Die Gmsh und Netgen Werkzeuge sind einfache Werkzeuge, um einen Körper schnell zu vernetzen, und bieten daher nicht die vollen Möglichkeiten dieser Programme; sie erzeugen normalerweise Dreiecksnetze, die für manche Arten von Analysen nicht ideal sind. Wenn du mehr Kontrolle über das erstellte Netz haben möchtest (verwende nur Vierecke, genaue Elementanzahl und -größe, variable Auflösung des Netzes, usw.), du solltest diese Programme extern verwenden, eine Netzdatei in einem unterstützten Format erzeugen und diese Datei in FreeCAD importieren.

Zuvor war Netgen in FreeCAD enthalten und konnte sofort verwendet werden. Nun sollten sowohl Netgen als auch Gmsh installiert werden, bevor sie vom FEM Arbeitsbereich verwendet werden können. Beziehe dich auf FEM Installation für Anweisungen.

Netzerstellungssoftware
Netzerstellungssoftware arbeitet mit Festkörpern, die in verschiedenen Formaten vorliegen können, wie Step und Brep. Diese Programme können unabhängig von FreeCAD verwendet werden und verfügen typischerweise Über viele Optionen zur Steuerung der Vernetzungsalgorithmen, der Elementgröße und der Randbedingungen.

Der FEM Arbeitsbereich hat einfache Kommunikationsoberflächen entwickelt, um Gmsh und Netgen direkt in FreeCAD zu verwenden. Andere Programme haben keine Oberfläche, aber das könnte sich in Zukunft ändern, wenn Interesse aus der Gemeinschaft besteht und wenn diese Anwendungen leicht zu integrieren sind. Die Netzerstellungssoftware darf nur dann zusammen mit FreeCAD kompiliert und verteilt werden, wenn ihre Lizenz mit der LGPL2-Lizenz kompatibel ist; andernfalls muss das Programm als externe Binärdatei verwendet werden, wie z.B. Gmsh (GPL2).

Oberfläche in FreeCAD implementiert

 * Gmsh: Hauptwebseite, Code Repositorium
 * Netgen: Hauptwebseite, Code Repositorium

Keine Oberfläche in FreeCAD

 * ENigMA, forum thread, code repository
 * libMesh, main website, code repository, forum thread; it's a very active project, and it's C++ only
 * PythonOCC, main website
 * SnappyHexMesh, main website
 * Tetgen, main website

Mesh elements in FreeCAD
FreeCAD supports various element types. The following article explains the difference between them, and when should be used: Meshing Your Geometry: When to Use the Various Element Types.


 * "NI" means the element type is not implemented in FreeCAD but the format would support it.
 * Edit_Cancel.svg "-" means the format specification does not support this element type, thus FreeCAD cannot support it.
 * "?" means it is not known if the format supports this element type.

FEM Elementtypen
More information on the elements, and their data structure inside FreeCAD can be found in FEM Element Types.

Create a FEM mesh completely in Python
FreeCAD Grundlagen Skripten.

Die Python API ermöglicht dem Benutzer ein Finite Element Netz festzulegen, durch direktes hinzufügen einzelner Knoten und festlegen von Kanten, Flächen und Volumen.

Das Netz selbst ist vom Typ, das an ein entsprechendes Dokumentobjekt vom Typ angehängt werden muss.

Erstellen eines Netzes mit einem Tet-10 Element
Erstelle ein leeres FemMesh, bestücke es mit Knoten, erstelle das Volumen und rufe schließlich auf, um das Dokumentobjekt mit dem zugehörigen Netz zu erstellen.

Wenn du eine vordefinierte Knoten- und Elementnummerierung wünschst, übergib die entsprechende ID an die Knoten- und Volumen Methoden

Um ein aktuelles Dokumentobjekt zu erstellen, kannst du anstelle von auch die Methode document  verwenden; hänge dann das erstellte Netz an das  Attribut dieses Objekts an.

Visuelle Eigenschaften
Once a FemMesh object has been created with, some of its visual properties can be changed by modifying the different attributes of its. This can be useful to postprocess the mesh after a finite element solution has been obtained.

Heben Sie einige Knoten im Netz hervor

Die einzelnen Elemente eines Netzes können durch die Übergabe eines Wörterbuchs mit den entsprechenden Paaren modifiziert werden

Setze das Volumen 1 auf rot

Set nodes 1, 2 and 3 to a certain color; the faces between the nodes acquire an interpolated color

Displace the nodes 1 and 2 by the magnitude and direction defined by a vector

Double the factor of the displacement shown

Shell, 3 node triangle, tria3 (linear)
Add a face with the element number.

Shell, 6 node triangle, tria6 (quadratic)
Add a face with the element number.

Shell, 4 node quadrangle, quad4 (linear)
Add a face with the element number.

Shell, 8 node quadrangle, quad8 (quadratic)
Add a face with the element number.

Volume, 4 node tetrahedron, tetra4 (linear)
Add a volume with the element number.

Volume, 10 node tetrahedron, tetra10 (quadratic)
Add a volume with the element number.

Volume, 8 node hexahedron, hexa8 (linear)
Add a volume with the element number.

Volume, 20 node hexahedron, hexa20 (quadratic)
Add a volume with the element number.

Volume, 6 node pentahedron, penta6 (linear)
Add a volume with the element number.

Volume, 15 node pentahedron, penta15 (quadratic)
Add a volume with the element number.

Volume, 5 node pyramid, pyra5 (linear)
Add a volume with the element number.

Volume, 13 node pyramid, pyra13 (quadratic)
Add a volume with the element number.

Scripting examples for groups
See for example https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=37304&start=20#p318823