MES: CalculiX
Wprowadzenie
Ta strona zbiera informacje o solverze MES CalculiX, który stanowi domyślny solver w środowisku pracy MES do analiz mechanicznych i termo-mechanicznych. W zależności od systemu operacyjnego, może być konieczność zainstalowania tego solvera przed uruchomieniem pierwszej symulacji w nim. Zobacz stronę Instalacja środowiska MES.
Ten solver nadaje się do symulacji liniowych i nieliniowych zagadnień statycznych, dynamicznych i termicznych. Operuje on na plikach (.inp
) środowiska Abaqus, co oznacza, że może być używany z różnymi preprocessorami, które wspierają ten format. Posiada on własny preprocessor graficzny, który nie jest jednak używany we FreeCAD (zaimplementowany jest sam solver).
CalculiX jest stworzony do pracy na platformach Unixowych jak Linux i Irix, ale też MS-Windows. Został opracowany przez inżynierów z MTU Aero Engines w Munich (Niemcy) do wspomagania projektowania części maszyn takich jak turbiny silników odrzutowych. CalculiX jest obecnie udostępniany publicznie na zasadach licencji GPLv2.
Integracja z FreeCAD
Interakcja między środowiskiem pracy MES a solverem CalculiX odbywa się poprzez zapis i odczyt plików tekstowych. Sekwencja operacji jest następująca:
- Tworzony jest plik wejściowy solvera CalculiX zawierający dane potrzebne do uruchomienia symulacji
- CalculiX jest uruchamiany z tym plikiem wejściowym
- Wyniki z solvera są zapisywane
- Pliki wyjściowe z solvera są odczytywane, jeśli są dostępne
Narzędzie MES: Kontrola pracy solvera zarządza całym procesem. Możliwa jest interakcja użytkownika w procesie.
Interfejs do preprocessingu
Plik wejściowy, którego CalculiX używa może być przygotowany i edytowany przed uruchomieniem solvera. Jednostki używane w pliku wejściowym są niezależne od jednostek ustawionych w programie FreeCAD - zawsze są to milimetry (mm) i Newtony (N).
(ToDo: check this. What happens with the mesh if inch is used in FreeCAD? As density was introduced, with this we have kg and s and no longer N?! how about this?!)
The CalculiX interface supports the following objects:
FEM Elements
- Tet4 and Tet10
- S3 and S6
- B31 and B32
- and those described in FEM Mesh CalculiX
Analysis
- Linear and nonlinear static analysis
- Frequency analysis
- Linear buckling analysis
- Coupled thermal-structural analysis
Materials
- Linear elastic isotropic materials (uniformity in all directions)
- Plasticity with isotropic hardening
Postprocessing interface
The FEM Workbench loads CalculiX results into a result object which will contain:
- Displacements
- Stresses
- Strains
- Equivalent plastic strain (PEEQ) – if nonlinear material was used
- Temperature – for thermomechanical analysis
FreeCAD reads results from *.frd file which was created by CalculiX. If these results contain multiple time steps, each time step is imported to FreeCAD as a new result object. Same behavior applies for Frequency or Buckling analysis with multiple eigenvalues.
Reaction forces can be found in ccx_dat_file which contains reaction force components (fx, fy, fz) for each Constraint fixed and for each Constraint displacement which constrains translation degrees of freedom.
Related
- FEM Mesh CalculiX
- CalculiX preferences dialog menu in the FEM Workbench preferences menu
- Materiał: Bryła, Ciecz, Nieliniowy materiał mechaniczny, Materiał zbrojony (beton), Edytor materiału
- Geometria elementu: Geometria elementu, Obrót w okół osi, Geometria elementu 2D, Element przepływu
Wiązania
- Elektromagnetyczne: Potencjał elektryczny, Gęstość prądu, Magnetyzacja
- Geometryczne: Obrót w płaszczyźnie, Zapis wyników z przekroju, Zdefiniuj odkształcenie
- Mechaniczne: Zdefiniuj przytwierdzenie, Zdefiniuj przemieszczenie, Zdefiniuj kontakt, Zdefiniuj powiązanie, Wiązanie sprężyny, Zdefiniuj siłę, Zdefiniuj obciążenie ciśnieniem, Zdefiniuj siłę odśrodkową, Zdefiniuj obciążenie ciężarem własnym
- Termiczne: Warunek początkowy temperatury, Zdefiniuj strumień ciepła, Zdefiniuj temperaturę, Zdefiniuj objętościowe źródło ciepła
- Zmieniające wiązania: Zdefiniuj przenikalność elektryczną próżni
- Siatki: Siatka Netgen, Siatka GMSH, Warstwa graniczna siatki, Obszar siatki, Grupa siatki, Utwórz zestaw węzłów, Siatka MES na obiekt środowiska Siatka
- Solver: Narzędzia CalculiX, Elmer, Mystran, Z88; Równania: Elastyczności, Elektrostatyczne, Siły elektrostatycznej, Magnetodynamiczne, RMagnetodynamiczne 2D, Przepływu, Strumienia, Ciepła; Solver: Kontrola pracy solvera, Uruchom solver
- Wyniki: Oczyszczanie z wyników, Prezentacja wyników; Postprocessing: Zastosuj zmiany, Prezentacja graficzna, Filtr rozpraszający, Skalarny filtr obcinający, Filtr odcięcia funkcji, Filtr odcięcia obszaru, Filtr konturów, Filtr danych wzdłuż linii, Wykres liniowości naprężeń, Filtr obcinania danych w punkcie, Utwórz funkcję, Filtr funkcji płaszczyzny, Filtr funkcji sfery, Filtr funkcji walca, Filtr funkcji prostopadłościanu
- Dodatkowe: Konfiguracja, Instalacja środowiska MES, Siatka, FEM Solver, CalculiX, Beton, Rodzaje elementów