MES: CalculiX

From FreeCAD Documentation
Revision as of 12:51, 7 December 2023 by NewJoker (talk | contribs) (Created page with "=== Analiza ===")

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. Tworzony jest plik wejściowy solvera CalculiX zawierający dane potrzebne do uruchomienia symulacji
  2. CalculiX jest uruchamiany z tym plikiem wejściowym
  3. Wyniki z solvera są zapisywane
  4. 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).

(Do zrobienia: sprawdzić to. Co się stanie z siatką jeśli we FreeCAD używane będą cale? Po wprowadzeniu gęstości, mamy kg i s, ale już nie N? Co z tym?ǃ)

Interfejs solvera CalculiX wspiera następujące obiekty:

Elementy skończone

Analiza

  • 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