MES: CalculiX

From FreeCAD Documentation
Revision as of 12:43, 7 December 2023 by NewJoker (talk | contribs) (Created page with "Interakcja między środowiskiem pracy MES a solverem CalculiX odbywa się poprzez zapis i odczyt plików tekstowych. Sekwencja operacji jest następująca:")

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:

  1. A CalculiX input file is created with details required to run the simulation
  2. The CalculiX solver is started with this input file
  3. The output from the solver is logged
  4. The output files from the solver are read, if they are available

The FEM Control Solver tool manages the whole process. User interaction in the process is possible.

Preprocessing interface

The input file that CalculiX uses can be prepared and edited before the solver is started. The units used in the input file are independent of the units set in FreeCAD; they will always be millimeters (mm) and Newton (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

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