FEM Workbench/de

Einleitung
Der FEM Arbeitsbereich bietet einen modernen Element Analyse (FEA) Arbeitsablauf für FreeCAD. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass alle Werkzeuge zur Durchführung einer Analyse in einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) zusammengefasst sind.



Arbeitsablauf
Die Schritte zur Durchführung einer Finite Element Analyse sind:
 * 1) Vorverarbeitung: Einrichten des Analyseproblems.
 * 2) Modellierung der Geometrie: Erstellung der Geometrie mit FreeCAD oder Import aus einer anderen Anwendung.
 * 3) Erstellen einer Analyse.
 * 4) Hinzufügen von Simulationsbeschränkungen wie Lasten und festen Stützpunkten zum geometrischen Modell.
 * 5) Hinzufügen von Materialien zu den Teilen aus dem geometrischen Modell.
 * 6) Erstellen eines Finite-Elemente-Netzes für das geometrische Modell oder Importieren aus einer anderen Anwendung.
 * 7) Lösen: Ausführen eines externen Lösers aus FreeCAD heraus.
 * 8) Nachbearbeitung: Visualisierung der Analyseergebnisse aus FreeCAD heraus oder Export der Ergebnisse, damit sie mit einer anderen Anwendung nachbearbeitet werden können.

Ab FreeCAD 0.15 kann die FEM Arbeitsbereich unter Linux, Windows und Mac OSX eingesetzt werden. Da der Arbeitsbereich mit externen Lösern arbeitet, hängt der Umfang der manuellen Einrichtung von dem Betriebssystem ab, das Sie verwenden. Siehe FEM Einrichtung für Anweisungen zum Einrichten der externen Werkzeuge.



Menü: Modell

 * [[Image:Fem-analysis.svg|32px]] Analyse Container: Erstellt einen neuen Behälter für eine mechanische Analyse. Wenn in der Baumansicht vor dem Anklicken ein Volumenkörper ausgewählt wird, wird als nächstes der Vernetzungsdialog geöffnet.

Werkstoffe

 * [[Image:Fem-material.svg|32px]] Material für Volumenkörper: Ermöglicht Dir, einen Werkstoff aus der Datenbank auszuwählen.


 * [[Image:Fem-material-fluid.svg|32px]] Material für Fluid: Ermöglicht Dir, einen Werkstoff aus der Datenbank auszuwählen.


 * [[Image:Fem-material-nonlinear.svg|32px]] Nichtlinearer mechanischer wWerkstoff: Ermöglicht Dir, einen Werkstoff aus der Datenbank auszuwählen.


 * image is missing Verstärkte Werkstoffe: Ermöglicht es dir, verstärkte Werkstoffe auszuwählen, die aus einer Matrix und einer Verstärkung aus der Datenbank bestehen.


 * [[Image:Arch_Material_Group.svg|32px]] Werkstoffditor:Ermöglicht Dir, den Werkstoffditor zu öffnen, um Werkstoffe zu bearbeiten.

Elementgeometrie

 * [[Image:Fem-beam-section.svg|32px]] Trägerquerschnitt:


 * [[Image:Fem-beam-rotation.svg|32px]] Träger rotation:


 * [[Image:Fem-shell-thickness.svg|32px]] Mantelblechdicke:


 * [[Image:Fem-fluid-section.svg|32px]] Strömungsquerschnitt für 1D Strömung: Erstellt ein FEM Fluidschnittelement für pneumatische und hydraulische Netzwerke.

Elektrostatische Beschränkungen

 * [[Image:fem-constraint-electrostatic-potential.svg|32px]] Elektrostatisches Potential beschränken:

Fluidbeschränkungen

 * [[Image:Fem-constraint-initial-flow-velocity.svg|32px]] Beschränkung der Anfangsströmungsgeschwindigkeit: Wird verwendet, um eine anfängliche Fließgeschwindigkeit für den Bereich zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-fluid-boundary.svg|32px]] Fluidgrenze beschränken:


 * [[Image:Fem-constraint-flow-velocity.svg|32px]] Beschränkung Strömungsgeschwindigkeit: Wird verwendet, um eine Strömungsgeschwindigkeit als Randbedingung an einer Kante (2D) oder Fläche (3D) zu definieren.

Mechanische Beschränkungen

 * [[Image:Fem-constraint-fixed.svg|32px]] Constraint fixed: Wird verwendet, um eine feste Beschränkung für Punkt/Kante/Fläche(n) zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-displacement.svg|32px]] Constraint displacement: Wird verwendet, um eine Verschiebungsbeschränkung für Punkt/Kante/Fläche(n) zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-planerotation.svg|32px]] Constraint plane rotation: Wird verwendet, um eine Einschränkung der Ebenendrehung auf einer ebenen Fläche zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-contact.svg|32px]] Constraint contact: Wird verwendet, um eine Kontaktbeschränkung zwischen zwei Flächen zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-transform.svg|32px]] Constraint transform: Verwendet, um eine Transformationsbeschränkung für eine Fläche zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-force.svg|32px]] Constraint force: Wird verwendet, um eine Kraft in [N] zu definieren, die gleichmäßig auf eine wählbare Fläche in einer definierbaren Richtung wirkt.


 * [[Image:Fem-constraint-pressure.svg|32px]] Constraint pressure: Wird verwendet, um eine Druckbeschränkung zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-selfweight.svg|32px]] Constraint self weight: Wird verwendet, um eine Schwerkraftbeschleunigung zu definieren, die auf ein Modell wirkt.


 * [[Image:Fem-constraint-bearing.svg|32px]] Constraint bearing: Wird verwendet, um eine Lagerbeschränkung zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-gear.svg|32px]] Constraint gear: Wird verwendet, um eine Zahnradbeschränkung zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-pulley.svg|32px]] Constraint pulley: Wird verwendet, um eine Rollenbeschränkung zu definieren.

Thermische Beschränkungen

 * [[Image:Fem-constraint-InitialTemperature.svg|32px]] Constraint initial temperature: Wird verwendet, um die Anfangstemperatur eines Körpers zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-heatflux.svg|32px]] Constraint heatflux: Wird verwendet, um eine Wärmestrombeschränkung auf einer Fläche(n) zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-temperature.svg|32px]] Constraint temperature: Wird verwendet, um eine Temperaturbeschränkung für einen Punkt/Kante/Fläche(n) zu definieren.


 * [[Image:Fem-constraint-heatflux.svg|32px]] Constraint body heat source:

Menü: Netz

 * [[Image:Fem-femmesh-netgen-from-shape.svg|32px]] FEM Netz aus Form durch Netgen:


 * [[Image:Fem-femmesh-gmsh-from-shape.svg|32px]] FEM mesh from shape by GMSH:


 * [[Image:Fem-femmesh-boundary-layer.svg|32px]] FEM mesh boundary layer:


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


 * [[Image:Fem-femmesh-from-shape.svg|32px]] FEM mesh group:


 * [[Image:Fem-femmesh-create-node-by-poly.svg|32px]] Nodes set: Creates/defines a node set from FEM mesh.


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

Menü: Lösen

 * [[Image:Fem_Solver.svg|32px]] Löser Kalculix CCX Werkzeuge: Erstellt einen neuen Löser für diese Analyse. In den meisten Fällen wird der Löser zusammen mit der Analyse erstellt.


 * [[Image:Fem_Solver.svg|32px]] Löser CalculiX:


 * [[Image:Fem-elmer.svg|32px]] Löser Elmer: Erstellt den Löser Steuerung für Elmer. Er ist unabhängig von anderen Löser Objekten.


 * [[Image:Fem_Solver.svg|32px]] Löser Z88:


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


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


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


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


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


 * [[Image:Fem-control-solver.svg|32px]] Solver job control: Öffnet das Menü zum Einstellen und Starten des ausgewählten Lösers.


 * [[Image:Fem-run-solver.svg|32px]] Solver run calculation: Führt den ausgewählten Solver der aktiven Analyse aus.

Menü: Ergebnisse

 * [[Image:Fem-purge-results.svg|32px]] Results purge: Löscht die Ergebnisse der aktiven Analyse.


 * [[Image:Fem-result.svg|24px]] Result show: Wird verwendet, um das Ergebnis einer Analyse anzuzeigen.


 * [[Image:FEM_PostApplyChanges.png|32px]] Post Apply changes:


 * [[Image:Fem-data.svg|32px]] Post Pipeline from result:


 * [[Image:Fem-warp.svg|32px]] Post Create warp vector filter:


 * [[Image:Fem-clip-scalar.svg|32px]] Post Create scalar clip filter:


 * [[Image:Fem-cut.svg|32px]] Post Create cut filter:


 * [[Image:Fem-clip.svg|32px]] Post Create clip filter:


 * [[Image:Fem-DataAlongLine.svg|32px]] Post Create data along line filter:


 * [[Image:Fem-linearizedstresses.svg|32px]] Post Create linearized stresses:


 * [[Image:fem-post-filter-data-at-point.png|32px]] Post Create data at point filter:


 * [[Image:Fem CompPostCreateFunctions.png|48px]] Post Create functions:
 * [[Image:Fem-sphere.svg|32px]] :
 * [[Image:Fem-plane.svg|32px]] :

Menü: Hilfsmittel

 * [[Image:fem-clipping-plane-add.svg|32px]] Clipping plane on face:


 * [[Image:fem-clipping-plane-remove-all.svg|32px]] Remove all clipping planes:


 * [[Image:Preferences-fem.svg|32px]] FEM Beispiele: Öffne die GUI, um auf FEM Beispiele zuzugreifen.

Kontextmenü

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


 * [[Image:Fem-femmesh-print-info.svg|32px]] FEM mesh print info:

Einstellungen

 * [[Image:Std_DlgParameter.svg|32px]] Einstellungen...: Einstellungen, die in den FEM Werkzeugen verfügbar sind.

Information
Die folgenden Seiten erläutern verschiedene Themen des FEM Arbeitsbereichs.

FEM Installieren: eine detaillierte Beschreibung, wie die im Arbeitsbereich verwendeten externen Programme eingerichtet werden.

FEM Netz: weitere Informationen zur Erlangung eines Netzes für die Finite Elemente Analyse.

FEM Löser: weitere Informationen über die verschiedenen im Arbeitsbereich verfügbaren und zukünftig einsetzbaren Löser.

FEM CalculiX: weitere Informationen zu CalculiX, dem Standard Löser, der im Arbeitsbereich für die Strukturanalyse verwendet wird.

FEM Beton: interessante Informationen zum Thema Simulation von Betonstrukturen.

FEM Projekt: weitere Informationen über das Einheitensystem, Begrenzungen und die Entwicklungsideen und den Fahrplan des Arbeitsbereichs.

Tutorien
Tutorium 1: FEM CalculiX Cantilever 3D; grundlegende, einfach unterstützte Strahlanalyse.

Tutorium 2: FEM Tutorium; einfache Spannungsanalyse einer Struktur.

Tutorium 3: FEM Tutorium Python; einrichten des Cantilever Beispiels vollständig durch Skripting in Python, einschließlich des Netzes.

Tutorium 4: FEM Scherung eines Verbundwerkstoffblocks; siehe die Verformung eines Blocks, der aus zwei Materialien besteht.

Tutorium 5: Transiente FEM Analyse

Tutorium 6: Nachbearbeitung_von_FEM-Ergebnissen_mit_Paraview

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

Gekoppelte Tutorien zur thermomechanischen Analyse von openSIM.

Videotutorium 1: FEM Video für Anfänger (einschließlich YouTube-Link)

Videotutorium 2: FEM Video für Anfänger (einschließlich YouTube-Link)

Viele Videotutorien: anisim Open Source Engineering Software (in Deutsch)

Erweiterung dea FEM Arbeitsbereichs
Der FEM Arbeitsbereich wird ständig weiterentwickelt. Ein Ziel des Projekts ist es, Wege zu finden, wie man einfach mit verschiedenen FEM Lösern interagieren kann, so dass der Endanwender den Prozess der Erstellung, Vernetzung, Simulation und Optimierung eines Konstruktionsproblems in FreeCAD rationalisieren kann.

Die folgenden Information richtet sich an fortgeschrittene Anwender und Entwickler, die den FEM Arbeitsbereich auf unterschiedliche Weise erweitern möchten. Vertrautheit mit C++ und Python werden vorausgesetzt, ebenso wie einige Kenntnisse des in FreeCAD verwendeten "Dokumentobjekt" Systems; diese Informationen sind im Verteiler für Intensivnutzer und im Verteiler für Entwickler verfügbar. Bitte beachte, dass einige Artikel zu alt und damit veraltet sein können, da sich FreeCAD in der aktiven Entwicklung befindet. Die aktuellsten Informationen werden in den FreeCAD Foren, im Bereich Entwicklung, diskutiert. Für FEM Diskussionen, Ratschläge oder Unerstützung bei der Erweiterung des Arbeitsbereichs sollte sich der Leser auf das  FEM Unterforum beziehen.

In den folgenden Artikeln wird erläutert, wie der Arbeitsbereich erweitert werden kann, z.B. durch Hinzufügen neuer Arten von Randbedingungen (Beschränkungen) oder Gleichungen.
 * FEM Modul erweitern
 * Tutorium FEM Beschränkungen hinzufügen
 * Tutorium FEM Gleichungen hinzufügen

Ein Entwicklerhandbuch wurde geschrieben, um Power-Usern zu helfen, die komplexe FreeCAD-Codebasis und die Interaktionen zwischen den Kernelementen und den einzelnen Workbenches zu verstehen. Das Buch wird bei github gehostet, so dass mehrere Benutzer dazu beitragen und es auf dem neuesten Stand halten können.
 * Frühe Vorschau des ebook: Anleitung für Modulentwickler zur FreeCAD-Quelle (Forum-Thread)
 * FreeCAD Mod Dev Guide (github repository)