Пример анализа Методом Конечных Элементов (FEM)
Руководство |
Тема |
---|
Анализ методом конечных элементов |
Уровень |
Новичок |
Время для завершения |
10 минут + время работы Решателя |
Авторы |
Drei |
FreeCAD версия |
0.16.6700 и выше |
Примеры файлов |
Смотрите также |
None |
Введение
Это руководство предназначено для того чтобы ознакомить с основными принципами работы с верстаком FEM, а также большинством доступных инструментов для статического анализа.
Требования
- Версия FreeCAD 0.16.6700 и выше
- Netgen и/или GMSH установленные в вашей системе
- В случаем когда используется GMSH, рекомендуется установить в AddonManager Macro GMSH, разработанный psicofil
- Calculix установленный в вашей системе
- Читатель должен обладать базовыми понятиями о том как использовать Верстаки Part и PartDesign.
Последовательность действий
Моделирование
В этом примере в качестве объекта исследования используется Куб, но также вместо него могут быть использованы модели созданные в Верстаках Part или PartDesign.
- Создать новый документ
- Активировать верстак Part
- Создать Куб
- Изменить его размеры (Box) на следующие:
- Length: 8000 мм
- Width: 1000 мм
- Height: 1000 мм
Теперь у нас есть модель с которой можно работать.
Создание Анализа
Netgen
- Выбрать модель
- Кликнуть в меню New mechanical analysis, чтобы создать анализ из выбранного объекта
- В диалоге создания сетки кликнуть OK
Вы также можете перетащить сетку в Mechanical Analysis, у которого нет сетки, внутри древа проекта.
GMSH
Макросы от psicofil's - строго рекомендуются и используется в данном примере.
- Активировать макрос
- Выбрать объект, который вы хотите использовать. В нашем случае это Куб
- Выберете пункт Create Mechanical Analysis from mesh
- Кликните OK
Мы создали сетку для нашего объекта и готовы добавить к нему ограничения и действующие силы.
Ограничения и силы
- Скройте сетку внутри древа проекта.
- Откройте оригинальную модель
- Выберите Создать МКЭ с фиксированными ограничениями
- Выберите заднюю поверхность Куба (поверхность осей YZ) и кликните OK
- Выберите Создать МКЭ с ограничениями силы
- Выберите фронтальную поверхность Куба (грань, параллельная задней поверхности) и установите значение Area load в 9000000,00
- Установите Direction в -Z выбором одной из граней параллельно этому направлеию.
- Кликните OK
Теперь мы установили ограничения и силы для нашего статического анализа.
Последние приготовления
- Нажмите Mechanical material... и выберете Calculix-Steel в качестве материала.
- Нажмите OK
Запуск решателя
Стандартная процедура
- Выберите объект решателя , находящийся в Mechanical Analysis
- Выберите в меню Start solver job control
- Выберите Write Calculix Input File
- Выберите Run Calculix
- Кликните Close
Быстрая процедура
- Выберите объект решателя , находящийся в Mechanical Analysis
- Кликните на Run CalculiX ccx.
Анализ результатов
- Выберите объект Results из Object Tree
- Выберите Show result
- Выберите для просмотра из различных типов результата нужные
- Движок внизу может использоваться для изменения визуализации сетки. Это позволяет визуализировать деформацию, испытываемую объектом, учитывая, что это приближение.
- Для удаления результатов выберите Purge results
Если Вы тип результата выбрали Z diplacement, Вы увидите, что полученное значение почти идентично тестовому примеру, предоставляемому FreeCAD. Различия могут быть из-за качества сетки и числа обрабатываемых узлов.
Теперь мы закончили с основными принципами работы FEM Module.
- Materials: Solid, Fluid, Nonlinear mechanical, Reinforced (concrete); Material editor
- Element geometry: Beam (1D), Beam rotation (1D), Shell (2D), Fluid flow (1D)
Constraints
- Electromagnetic: Electrostatic potential, Current density, Magnetization
- Geometrical: Plane rotation, Section print, Transform
- Mechanical: Fixed, Displacement, Contact, Tie, Spring, Force, Pressure, Centrif, Self weight
- Thermal: Initial temperature, Heat flux, Temperature, Body heat source
- Overwrite Constants: Constant vacuum permittivity
- Solve: CalculiX Standard, Elmer, Mystran, Z88; Equations: Deformation, Elasticity, Electrostatic, Electricforce, Magnetodynamic, Magnetodynamic 2D, Flow, Flux, Heat; Solver: Solver control, Solver run
- Results: Purge, Show; Postprocessing: Apply changes, Pipeline from result, Warp filter, Scalar clip filter, Function cut filter, Region clip filter, Contours filter, Line clip filter, Stress linearization plot, Data at point clip filter, Filter function plane, Filter function sphere, Filter function cylinder, Filter function box
- Additional: Preferences; FEM Install, FEM Mesh, FEM Solver, FEM CalculiX, FEM Concrete; FEM Element Types
- Начинающим
- Установка: Загрузка, Windows, Linux, Mac, Дополнительных компонентов, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Базовая: О FreeCAD, Интерфейс, Навигация мыши, Методы выделения, Имя объекта, Настройки, Верстаки, Структура документа, Свойства, Помоги FreeCAD, Пожертвования
- Помощь: Учебники, Видео учебники
- Верстаки: Std Base, Arch, Assembly, CAM, Draft, FEM, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework