FEM CalculiX Cantilever 3D/ru

Введение
Данный пример предназначен для того, чтобы показать, как выглядит простой анализ методом конечных элементов (МКЭ/FEA) в верстаке FEM в интерфейсе FreeCAD, и как можно визуализировать результаты. Показывается, как запустить (МКЭ) и как изменить значение нагрузки и направление нагрузки. Более того, поскольку файл примера предоставляется при любой установке FreeCAD, это полезная и простая проверка, позволяющая убедиться в правильности настройки верстака FEM.



Требования

 * Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании данного руководства.
 * Используйте для просмотра версии установленного FreeCAD
 * Не требуется никакого внешнего программного обеспечения для загрузки файла примера, просмотра сетки и геометрии, а также для визуализации результатов.
 * Для повторного запуска FEA на вашем компьютере должно быть установлено программное обеспечение CalculiX. Возможно, решатель уже установлен вместе с FreeCAD. Если решатель CalculiX не установлен, см. FEM Install.



Настройка файла примера


Загрузка верстака Start

 * Запустите FreeCAD
 * Откройте верстак Start





Активация контейнера для анализа

 * Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
 * В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] MechanicalAnalysis → Активировать анализ





Контейнер для анализа и его объекты

 * Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
 * Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
 * [[Image:FEM_Analysis.svg|32px]] контейнер анализа
 * 1) [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] решатель
 * 2) [[Image:FEM_MaterialSolid.svg|32px]] материал
 * 3) [[Image:FEM_ConstraintFixed.svg|32px]] фиксированные ограничения
 * 4) [[Image:FEM_ConstraintForce.svg|32px]] ограничения силы
 * 5) [[Image:FEM_FEMMesh.svg|32px]] сетка МКЭ
 * Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты [[Image:FEM_ResultShow.svg|24px|link=FEM_ResultShow]].



Визуализация результатов

 * Убедитесь, что анализ активирован.
 * Убедитесь, что анализ все еще содержит объект результата, если нет, просто перезагрузите файл примера.
 * Щелкните значок панели инструментов на [[Image:FEM ShowResult.png|16px]] Show result
 * В окне задач выбоерите z-Displacement. Он покажет -88.443 mm в отрицательном направлении по оси Z.
 * Это разумно, поскольку сила также направлена в отрицательном направлении оси Z.
 * Установите флажок рядом с нижним ползунком отображения смещения.
 * Ползунок можно использовать для изменения сетки, чтобы упростить просмотр деформации.
 * Выберите один из различных типов результатов, чтобы просмотреть все доступные типы результатов в графическом интерфейсе пользователя.





Удаление результатов расчета

 * Убедитесь, что анализ активирован.
 * Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов [[Image:FEM_PurgeResults.png|32px]] Purge results.



Запуск анализа конечных элементов

 * Дважды щелкните объект решателя в древе проекта [[Image:FEM_Solver.png|32px]].
 * Убедитесь, что в панели задач объекта решателя выбран статический анализ.
 * Нажмите на запись файла .inp в том же окне задачи. Следите за окном журнала, пока оно не напечатает «запись завершена».
 * Щелкните . Поскольку это очень небольшой анализ, его выполнение займет меньше секунды.
 * В текстовом окне зелеными буквами должно быть напечатано "CalculiX done!" а в следующей строке «загрузка наборов результатов...»
 * Если не было никаких сообщений об ошибках, то Вы только что закончили свой первый анализ методом конечных элементов во FreeCAD.
 * Щелкните в окне задачи.
 * Должен быть создан новый объект результата. Вы уже знаете как визуализировать результаты.
 * Если при запуске анализа вы получаете сообщение об ошибке отсутствия исполняемого файла решателя или тому подобное, проверьте установку FEM.





Быстрый запуск анализа конечных элементов

 * В древе проекта выберите объект решателя [[Image:FEM_Solver.png|32px]] анализа [[Image:FEM_Analysis.png|32px]].
 * На панели инструментов значка щелкните [[Image:FEM_RunCalculiXccx.png|32px]] Quick Analysis.
 * Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.



Изменение прилагаемой силы и направления нагрузки

 * В древе проекта выберите объект сетки FEM [[Image:FEM_FEMMesh.svg|32px]] и нажмите клавишу.
 * Результат: Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
 * В древе проекта дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его панель задач
 * В окне задачи измените значение нагрузки на 500000000 N = 500 MN (Примечание: единица силы в окне задачи должна быть в N)
 * Нажмите кнопку.
 * На геометрической модели щелкните по одной из длинных кромок в направлении оси x.
 * Результат: Красные стрелки, показывающие силу, изменят свое направление в направлении оси x. Они указывают фиксированное направление.
 * Если напряжение должно быть приложено к коробке, надо активировать Reverse Direction, щелкнув по нему.
 * Красные стрелки силы изменят свое направление.
 * Нажмите в окне задач.




 * Включите видимость сетки FEM [[Image:FEM_FEMMesh.svg|32px]], выбрав ее в дереве и нажав клавишу.
 * Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
 * В результате деформации смещение по оси x должно быть равно 19,05 мм.





Что дальше?

 * Вы усвоили простые методы работы с верстаком FEM.
 * Теперь вы готовы к выполнению второго задания.
 * Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.