FEM Workbench/it

Introduzione
L' Ambiente FEM offre a FreeCAD un moderno flusso di lavoro per l'analisi agli elementi finiti (FEA). Questo significa che tutti gli strumenti per fare una analisi degli elementi finiti sono combinati in una GUI.



Flusso di lavoro
I passaggi per effettuare un'analisi ad elementi finiti sono:
 * 1) Preelaborazione: impostazione del problema di analisi.
 * 2) Modellazione della geometria: creazione della geometria con FreeCAD o importazione da una diversa applicazione.
 * 3) Creare una analisi.
 * 4) Aggiungere i vincoli di simulazione quali i carichi e i supporti al modello da analizzare.
 * 5) Aggiungere un materiale per il modello da analizzare.
 * 6) Creare un elemento mesh finito per il modello geometrico o importarlo da una diversa applicazione.
 * 7) Risoluzione: eseguire usando un risolutore esterno dall'interno di FreeCAD.
 * 8) Postelaborazione: visualizzare i risultati dell'analisi dall'interno di FreeCAD, o esportare i risultati in modo che possano essere postelaborati con un'altra applicazione.

Il modulo FEM può essere usato su piattaforme Windows, Mac OSX e Linux. Dato che il modulo FEM utilizza un risolutore esterno, la quantità di interventi manuali dipende dal sistema operativo che si sta utilizzando. Consultare la pagina Installare FEM per le istruzioni sulla configurazione degli strumenti esterni.



Menu Modello

 * [[Image:Fem_Analysis.svg|32px]] Contenitore analisi: Crea un nuovo contenitore per una analisi meccanica statica. Se invece, prima di cliccare su questo strumento, viene selezionato un solido nella vista ad albero si apre la finestra di meshing.

Materiali

 * [[Image:FEM_MaterialSolid.svg|32px]]Materiale FEM per solidi: Consente di selezionare un materiale dal database.


 * [[Image:FEM_MaterialFluid.svg|32px]] Materiale FEM per fluidi: Consente di selezionare un materiale dal database.


 * [[Image:FEM_MaterialMechanicalNonlinear.svg|32px]] Materiale non lineare: Consente di selezionare un materiale dal database.


 * [[Image:FEM_MaterialReinforced.svg|32px]]  Materiale rinforzato (calcestruzzo): consente di selezionare dal database i materiali rinforzati costituiti da una matrice e un rinforzo.


 * [[Image:FEM_MaterialEditor.svg|32px]] Editor dei materiali: Consente di aprire l'editor dei materiali per modificare i materiali.

Geometria dell'elemento

 * [[Image:FEM_ElementGeometry1D.svg|32px]] Sezione trasversale di trave:


 * [[Image:FEM_ElementRotation1D.svg|32px]] Rotazione di trave:


 * [[Image:FEM_ElementGeometry2D.svg|32px]] Spessore di una lastra:


 * [[Image:FEM_ElementFluid1D.svg|32px]] Sezione del fluido per flusso 1D: Usato per creare un elemento sezione del fluido FEM per reti pneumatiche e idrauliche.

Vincoli elettrostatici

 * [[Image:FEM_ConstraintElectrostaticPotential.svg|32px]] Vincolo Potenziale elettrostatico: Usato per la definizione del potenziale elettrostatico

Vincoli dei fluidi

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialFlowVelocity.svg|32px]] Vincolo velocità iniziale del flusso: Utilizzato per definire una velocità di flusso iniziale per il dominio.


 * [[Image:FEM_ConstraintFlowVelocity.svg|32px]] Vincolo velocità del flusso: Utilizzato per definire una velocità del flusso come condizione di un contorno su un bordo (2D) o una faccia (3D).

Vincoli geometrici

 * [[Image:FEM_ConstraintPlaneRotation.svg|32px]] Vincolo piano di rotazione: Serve per definire un vincolo piano di rotazione su una faccia piana.


 * [[Image:FEM_ConstraintSectionPrint.svg|32px]] Stampa sezione dei vincoli: Utilizzato per stampare le variabili di output facciale predefinite (forze e momenti) nel file dat.


 * [[Image:FEM_ConstraintTransform.svg|32px]] Vincolo trasforma: Utilizzato per definire un vincolo di trasformazione su una faccia.

Vincoli meccanici

 * [[Image:FEM_ConstraintFixed.svg|32px]] Vincolo fissaggio: Serve per definire un vincolo di fissaggio su un punto, bordo o faccia (e).


 * [[Image:FEM_ConstraintDisplacement.svg|32px]] Vincolo di dislocamento: Serve per definire un vincolo di dislocamento su un punto, bordo o faccia (e).


 * [[Image:FEM_ConstraintContact.svg|32px]] Vincolo contatto: Serve per definire un vincolo contatto tra due facce.


 * [[Image:FEM_ConstraintTie.svg|32px]] Legame di vincolo:


 * [[Image:FEM_ConstraintSpring.svg|32px]] Vincolo molla: utilizzato per definire una molla.


 * [[Image:FEM_ConstraintForce.svg|32px]] Vincolo forza: Usato per definire una forza in N applicata uniformemente ad una faccia selezionabile, nella direzione definibile.


 * [[Image:FEM_ConstraintPressure.svg|32px]] Vincolo pressione: Usato per definire un vincolo pressione.


 * [[Image:FEM_ConstraintCentrif.svg|32px]] Vincolo centrifugo: utilizzato per definire un vincolo di carico centrifugo sul corpo.


 * [[Image:FEM_ConstraintSelfWeight.svg|32px]] Vincolo peso proprio: Utilizzato per definire una accelerazione di gravità che agisce su un modello.

Vincoli termici

 * [[Image:FEM_ConstraintInitialTemperature.svg|32px]] Vincolo temperatura iniziale: Per definire un vincolo di temperatura iniziale di un corpo.


 * [[Image:FEM_ConstraintHeatflux.svg|32px]] Vincolo scambio termico: Per definire un vincolo di scambio termico su una faccia (e).


 * [[Image:FEM_ConstraintTemperature.svg|32px]] Vincolo temperatura: Per definire un vincolo di temperatura limite su un punto, bordo o faccia (e).


 * [[Image:FEM_ConstraintBodyHeatSource.svg|32px]] Vincolo fonte di calore del corpo:

Vincoli senza solutore

 * [[Image:FEM_ConstraintFluidBoundary.svg|32px]] Condizione limite del fluido: Utilizzato per definire una condizione al contorno del fluido.


 * [[Image:FEM_ConstraintBearing.svg|32px]] Vincolo cuscinetto: Per definire un vincolo cuscinetto.


 * [[Image:FEM_ConstraintGear.svg|32px]] Vincolo ingranaggio: Per definire un vincolo ingranaggio.


 * [[Image:FEM_ConstraintPulley.svg|32px]] Vincolo puleggia: Per definire un vincolo puleggia.

Sovrascrivere le costanti

 * [[Image:FEM_ConstantVacuumPermittivity.svg|32px]] Permittività del vuoto costante:

Menu Mesh

 * [[Image:FEM_MeshNetgenFromShape.svg|32px]] Mesh FEM da forma con Netgen: genera una mesh a elementi finiti per un modello utilizzando Netgen.


 * [[Image:FEM_MeshGmshFromShape.svg|32px]] Mesh FEM da forma con Gmsh: genera una mesh agli elementi finiti per un modello usando Gmsh.


 * [[Image:FEM_MeshBoundaryLayer.svg|32px]] Strato limite di mesh FEM:Crea mesh anisotrope per calcoli accurati vicino ai confini.


 * [[Image:FEM_MeshRegion.svg|32px]] Regione di mesh FEM:Crea una o più aree localizzate da meshare in modo da ottimizzare il tempo di analisi.


 * [[Image:FEM_MeshGroup.svg|32px]] Gruppo di mesh FEM:Raggruppa ed etichetta insieme gli elementi di una mesh (vertice, bordo, superficie), utile per esportare la mesh a solutori esterni.


 * [[Image:FEM_CreateNodesSet.svg|32px]] Imposta i nodi: Crea o definisce un set di nodi da mesh FEM.


 * [[Image:FEM_FemMesh2Mesh.svg|32px]] Converti mesh FEM in mesh: Converte la superficie di una mesh FEM in una mesh.

Menu Solutore

 * [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] Solutore Calculix Standard: Crea un nuovo solutore per questa analisi. Nella maggior parte dei casi viene creato il risolutore unitamente all'analisi.


 * [[Image:FEM_SolverCalculiX.svg|32px]] Solutore CalculiX (nuovo framework):


 * [[Image:FEM_SolverElmer.svg|32px]] Solutore Elmer: Crea il controller del risolutore per Elmer. È indipendente da altri oggetti del risolutore.


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


 * [[Image:FEM_SolverZ88.svg|32px]] Solutore Z88: crea il controller del risolutore per Z88. È indipendente da altri oggetti risolutore.


 * [[Image:FEM_EquationElasticity.svg|32px]] Equation elasticity:


 * [[Image: FEM_EquationElectricforce.svg|32px]] Equazione Electricforce:


 * [[Image:Fem-equation-electrostatic.svg|32px]] Equation electrostatic:


 * [[Image:Fem-equation-flow.svg|32px]] Equation flow:


 * [[Image:FEM_EquationFlux.svg|32px]] Equation fluxsolver:


 * [[Image:Fem-equation-heat.svg|32px]] Equation heat:


 * [[Image:FEM_SolverControl.svg|32px]] Controlli del solutore: Apre il menu per regolare e avviare il risolutore selezionato.


 * [[Image:Fem-run-solver.svg|32px]] Avvia il solutore: Avvia il risolutore selezionato per l'analisi attiva.

Menu Risultati

 * [[Image:Fem-purge-results.svg|32px]] Azzera risultati: Cancella i risultati dell'analisi attiva.


 * [[Image:Fem-result.svg|24px]] Mostra i risultati: Visualizza i risultati di un'analisi.


 * [[Image:FEM_PostApplyChanges.svg|32px]] Applicare le modifiche alla pipeline: si attiva/disattiva se le modifiche alle pipeline e ai filtri vengono applicate immediatamente.


 * [[Image: FEM_PostPipelineFromResult.svg|32px]] Post pipeline dal risultato: utilizzato per aggiungere una nuova rappresentazione grafica dei risultati dell'analisi FEM (scala di colori e più opzioni di visualizzazione).


 * [[Image:FEM_PostFilterWarp.svg|32px]] Warp filter: utilizzato per visualizzare la forma deformata in scala del modello.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipScalar.svg|32px]] Scalar clip filter: utilizzato per ritagliare un campo con un valore scalare specificato.


 * [[Image:FEM_PostFilterCutFunction.svg|32px]] Function cut filter: utilizzato per visualizzare i risultati su una sfera o un piano che attraversa il modello.


 * [[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|32px]] Post Crea clip filter: utilizzato per ritagliare un campo con una sfera o un piano che attraversa il modello.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAlongLine.svg|32px]] Post Crea data along line filter: utilizzato per tracciare i valori di un campo lungo una linea specificata.


 * [[Image:FEM_PostFilterLinearizedStresses.svg|32px]] Stress linearization plot: crea un grafico di linearizzazione delle sollecitazioni.


 * [[Image:FEM_PostFilterDataAtPoint.svg|32px]] Data at point clip filter: utilizzato per visualizzare il valore di un campo selezionato in un determinato punto.

Funzioni di filtro: utilizzato per definire come viene tagliata la mesh del risultato per Funzione filtro di taglio e Filtro taglio regione.

Menu: Utilità

 * [[Image:FEM_ClippingPlaneAdd.svg|32px]] Piano di taglio di ritaglio sulla faccia:


 * [[Image:FEM_ClippingPlaneRemoveAll.svg|32px]] Rimuovi tutti i piani di taglio:


 * [[Image:Preferences-fem.svg|32px]] Esempi di FEM: Apri la GUI per accedere agli esempi FEM.

Menu contestuale

 * [[Image:Fem-femmesh-clear-mesh.svg|32px]] Pulisci mesh FEM:


 * [[Image:FEM_MeshDisplayInfo.svg|32px]] Stampa info mesh FEM:

Preferenze

 * [[Image:Std_DlgPreferences.svg|32px]] Preferenze...: Preferenze disponibili per gli strumenti FEM.

Informazioni
Le seguenti pagine spiegano diversi argomenti dell'ambiente FEM.

FEM Install: una descrizione dettagliata su come impostare i programmi esterni utilizzati in questo ambiente.

Mesh FEM: ulteriori informazioni su come ottenere una mesh per l'analisi degli elementi finiti.

FEM Solver: ulteriori informazioni sui diversi solutori disponibili nel workbench e quelli che potrebbero essere utilizzati in futuro.

FEM CalculiX: ulteriori informazioni su CalculiX, il solutore predefinito utilizzato nel workbench per l'analisi strutturale.

FEM Concrete: informazioni interessanti sul tema della simulazione di strutture in calcestruzzo.

Tutorial
Tutorial 1: FEM CalculiX Trave a sbalzo 3D; analisi di base di una trave.

Tutorial 2: Tutorial di FEM; semplice analisi della tensione di una struttura.

Tutorial 3: FEM Tutorial Python; esempio di configurazione della trave a sbalzo interamente attraverso lo scripting in Python, inclusa la mesh.

Tutorial 4: Taglio FEM di un blocco composito; vedere la deformazione di un blocco composto da due materiali.

Tutorial 5: Analisi FEM transitoria

Tutorial 6: Post-elaborazione dei risultati FEM con Paraview

Tutorial 7: FEM Example Capacitance Two Balls; Elmer's GUI tutorial 6 "Electrostatics Capacitance Two Balls" using FEM Examples.

Tutorial di analisi meccaniche termiche di openSIM

Video Tutorial 1: Articolo nel forum (con il link YouTube)

Video Tutorial 2: Articolo nel forum (con il link YouTube)

Altri tutorial video: anisim Open Source Engineering Software (in tedesco).

Estendere l'ambiente FEM
L'ambiente FEM è in costante sviluppo. Un obiettivo del progetto è trovare i modi per interagire facilmente con i vari solutori FEM, in modo che l'utente finale possa semplificare il processo di creazione, meshing, simulazione e ottimizzazione di un problema di progettazione tecnica, tutto in FreeCAD.

Le seguenti informazioni sono rivolte agli utenti esperti e agli sviluppatori che desiderano estendere l'ambiente FEM in modi diversi. Serve avere familiarità con C++ e Python, ed è anche necessaria una certa conoscenza del sistema "document object" utilizzato in FreeCAD; queste informazioni sono disponibili nella documentazione per utenti esperti e nella documentazione per gli sviluppatore. Notare che, poiché FreeCAD è in fase di sviluppo attivo, alcuni articoli potrebbero essere vecchi e quindi obsoleti. Le informazioni più aggiornate sono discusse nel forum di FreeCAD, nella sezione Development. Per discussioni, consigli o assistenza FEM sull'estensione dell'ambiente, il fare riferimento al subforum FEM.

I seguenti articoli spiegano come è possibile estendere il workbench, ad esempio aggiungendo nuovi tipi di condizioni (vincoli) o equazioni.
 * Estendere il modulo FEM
 * Tutorial Aggiungere equazioni FEM
 * Tutorial Aggiungere vincoli FEM

Per aiutare gli utenti a comprendere la complessa base di codici di FreeCAD e le interazioni tra gli elementi principali e i singoli ambienti è stata scritta una guida per lo sviluppatore. Il libro è ospitato su github in modo che più utenti possano contribuirvi e tenerlo aggiornato.
 * Early preview of ebook: Module developer' guide to FreeCAD source (forum thread)
 * FreeCAD Mod Dev Guide (github repository)

Estensione della documentazione di FEM Workbench

 * More information regarding extending or missing FEM documentation can be found in the forum: FEM documentation missing on the Wiki