FEM CalculiX Cantilever 3D/ru: Difference between revisions

From FreeCAD Documentation
(Created page with "{{TutorialInfo/ru |Topic= Finite Element Analysis |Level= Beginner |Time= 10 minutes |Author=[http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=User:Berndhahnebach Bernd] |FCVers...")
 
(Updating to match new version of source page)
 
(72 intermediate revisions by 5 users not shown)
Line 1: Line 1:
<languages/>


<div class="mw-translate-fuzzy">
{{TutorialInfo/ru
{{TutorialInfo/ru
|Topic= Finite Element Analysis
|Topic=Finite Element Analysis
|Level= Beginner
|Level=Beginner
|Time= 10 minutes
|Time=10 minutes
|Author=[http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=User:Berndhahnebach Bernd]
|Author=[http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=User:Berndhahnebach Bernd]
|FCVersion=0.16.6377 or above
|FCVersion=0.16.6377 or above
|Files=
|Files=
}}
}}
</div>


<span id="Introduction"></span>
== Введение ==


Данный пример предназначен для того, чтобы показать, как выглядит простой анализ методом конечных элементов (МКЭ/FEA) в [[FEM_Workbench/ru|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.
=== Introduction ===
This example is meant to show how a simple Finite Element Analysis (FEA) in FreeCADs [[FEM_Module|FEM Module]] does look like and how the results can be visualized. It is shown how to trigger a FEA and how to change the load value and load direction. Furthermore since the example file is provided with any FreeCAD installation it is easy to check if the FEM module is set up properly.


[[Image:FEM_example01_pic10.png|700px]]


<span id="Requirements"></span>
[[Image:FEM_example01_pic00.jpg|700px]]
== Требования ==


<div class="mw-translate-fuzzy">
* Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании данного руководства.
* Используйте {{MenuCommand|Справка → О FreeCAD}} 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 | FEM Install]].
</div>


<span id="Set_up_the_example_file"></span>
=== Requirements ===
== Настройка файла примера ==
* FreeCAD version = 0.16.6377 or above.
* This could be checked at the menu Help --> about FreeCAD. The Revision number has to be higher than 6377
* No external software is needed for loading the example file, viewing the mesh and geometry as well as for visualizing the results.
* For rerunning the FEA the solver software CalculiX has to be installed on your computer. Probably the solver has been installed together with FreeCAD already. If the solver CalculiX is not installed see [[FEM_Install|FEM Install]].


<span id="Load_the_example_file"></span>
<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Загрузка верстака Start ===
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Set up the example file ===
* Запустите FreeCAD
* Откройте верстак Start
</div>


[[Image:FEM_example01_pic11.png|700px]]
==== Load Start Workbench ====
* Start FreeCAD
* The Start Workbench should be loaded


<span id="Activate_the_analysis_container"></span>
=== Активация контейнера для анализа ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
==== Load the example file ====
* Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
* Go to the example projects and click on "Load an FEM analysis example"
* В [[tree view/ru|древе проекта]] щелкните правой кнопкой мыши [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] MechanicalAnalysis → Активировать анализ
* If due to further operations some geometry, constraints or the results are broken or deleted just repeat the steps above.
</div>


[[Image:FEM_example01_pic01.jpg|700px]]
[[Image:FEM_example01_pic12.png|700px]]


<span id="Analysis_container_and_its_objects"></span>
=== Контейнер для анализа и его объекты ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
==== Activate the analysis container ====
* Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
* To work with an analysis the analysis has to be activated.
* Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
* In tree view right click on the [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] MechanicalAnalysis --> Activate analysis
* [[Image:FEM_Analysis.svg|32px]] контейнер анализа
# [[Image:FEM_SolverCalculixCxxtools.svg|32px]] решатель
# [[Image:FEM_MaterialSolid.svg|32px]] материал
# [[Image:FEM_ConstraintFixed.svg|32px]] фиксированные ограничения
# [[Image:FEM_ConstraintForce.svg|32px]] ограничения силы
# [[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]].
</div>


<span id="Visualizing_Results"></span>
[[Image:FEM_example01_pic02.jpg|700px]]
=== Визуализация результатов ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
* 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]] [[FEM_ResultShow/ru|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.
</div>


[[Image:FEM_example01_pic13.png|400px]]
==== Analysis container and its objects ====
* If the analysis is activated FreeCAD itself will change the current workbench to FEM.
* There are at least the 5 objects needed to make an static mechanical analysis.
* [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] analysis container
# [[Image:FEM_Solver.png|32px]] a solver
# [[Image:FEM_Material.png|32px]] a material
# [[Image:FEM_FixedConstraint.png|32px]] a fixed constraint
# [[Image:FEM_ForceConstraint.png|32px]] a force constraint
# [[Image:FEM_Create.png|32px]] a FEM mesh
* Since in the example here the results are included as well there is a sixth object, the results [[Image:FEM ShowResult.png|32px]].


<span id="Purging_Results"></span>
=== Удаление результатов расчета ===


* Убедитесь, что анализ активирован.
==== Visualizing Results ====
* Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов [[Image:FEM_PurgeResults.png|32px]] [[FEM ResultsPurge/ru|Purge results]].
* Be sure the analysis is activated.
* Be sure the analysis still contains the result object, if not just reload the example file.
* Click in icon toolbar on [[Image:FEM ShowResult.png|32px]] [[Fem ShowResult|Show result]]
* In task window choose z-Displacement. It shows -88.443 mm in negative z-direction.
* This makes sense since the force is in negative z-direction as well.
* Activate the check box besides the bottom slider of displacement show.
* The slider can be used to alter the mesh to view the deformation in a simplified manner.
* Choose among the different Result types to view all in the GUI available result types.


<span id="Running_the_FEA"></span>
[[Image:FEM_example01_pic03.jpg|400px]]
=== Запуск анализа конечных элементов ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
* Дважды щелкните объект решателя в [[Tree view/ru|древе проекта]] [[Image:FEM_Solver.png|32px]].
* Убедитесь, что в [[task panel/ru|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 {{Button|Run CalculiX}}. 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 {{Button|Close}} 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 [[FEM_Install/ru|установку FEM]].
</div>


[[Image:FEM_example01_pic14.png|400px]]
==== Purging Results ====
* Be sure the analysis is activated.
* To remove the results select in the icon toolbar [[Image:FEM_PurgeResults.png|32px]] [[Fem PurgeResults|Purge results]]


<span id="Running_the_FEA_the_fast_Way"></span>
=== Быстрый запуск анализа конечных элементов ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
==== Running the FEA ====
* В древе проекта выберите объект решателя [[Image:FEM_Solver.png|32px]] анализа [[Image:FEM_Analysis.png|32px]].
* In Tree view double click on the solver object [[Image:FEM_Solver.png|32px]].
* На панели инструментов значка щелкните [[Image:FEM_RunCalculiXccx.png|32px]] [[FEM_SolverRun/ru|Quick Analysis]].
* In task window of the solver object make sure static analysis is selected.
* Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.
* Click on write .inp file in the same task window. Watch the log window until it prints "write completed."
</div>
* Click on Run CalculiX. Since this is a very small analysis it should take less than a second to run.
* In the text window it should print in green letters "CalculiX done!" and in the next line "loading result sets ..."
* You just have finished your first FEA in FreeCAD if there has not been any error message.
* Click on Close in the task window.
* A new result object should be created. You know how to visualize the results already.
* If you get an error message no solver binary or similar when triggering the analysis check [[FEM_Install|FEM Install]].


<span id="Changing_Load_Direction_and_Load_Value"></span>
[[Image:FEM_example01_pic04.jpg|400px]]
=== Изменение прилагаемой силы и направления нагрузки ===


<div class="mw-translate-fuzzy">
* В [[tree_view/ru|древе проекта]] выберите объект сетки FEM [[Image:FEM_FEMMesh.svg|32px]] и нажмите клавишу {{KEY|Space}}.
** '''Результат:''' Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
* В [[tree_view/ru|древе проекта]] дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его [[task_panel/ru|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 {{Button|Direction}}.
* 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 {{Button|OK}}.
</div>


[[Image:FEM_example01_pic15.png|700px]]
==== Running the FEA the fast Way ====
* In tree view select the solver object [[Image:FEM_Solver.png|32px]] of the analysis [[Image:FEM_Analysis.png|32px]].
* In the icon toolbar click on [[Image:FEM_RunCalculiXccx.png|32px]] [[Fem_RunSolver|Quick Analysis]].
* The Calculix input file will be written, CalculiX will be triggered and the result object should be created.


<div class="mw-translate-fuzzy">
* Включите [[Std ToggleVisibility/ru|видимость]] сетки FEM [[Image:FEM_FEMMesh.svg|32px]], выбрав ее в дереве и нажав клавишу {{Button|Пробел}}.
* Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
* В результате деформации смещение по оси x должно быть равно 19,05 мм.
</div>


[[Image:FEM_example01_pic16.png|400px]]
==== Changing Load Direction and Load Value ====
* In tree view select the FEM mesh object [[Image:FEM_Create.png|32px]] and press the space key.
* The visibility of the FEM mesh will be turned off. The geometrical model is still visible.
* In tree view double click on the force constraint object to open its task window.
* In the task window change the load value to 500000000 N = 500 MN (force unit in task window has to be in N)
* Click on Button Direction.
* On the geometrical model click on on of the long edges in x-direction.
* The red arrows of the force will change their direction in x-direction. They show to the fixed direction.
* Since tension should be applied to the box the Reverse Direction needs to be triggered by clicking on it.
* The red arrows of the force will change their direction.
* Click on OK in task window.
[[Image:FEM_example01_pic05.jpg|700px]]
* Turn the visibility of the FEM mesh [[Image:FEM_Create.png|32px]] on by selecting it in tree view and pressing the space key.
* You know how to trigger an analysis and how to visualize results already.
* The deformation in x-direction should be 19.05 mm.


<span id="What_next?"></span>
[[Image:FEM_example01_pic06.jpg|400px]]
== Что дальше? ==


<div class="mw-translate-fuzzy">
* Вы усвоили простые методы работы с [[FEM_Workbench/ru|верстаком FEM]].
* Теперь вы готовы к выполнению [[FEM_tutorial/ru|второго задания]].
* Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.
</div>


==== What next ? ====
* We are now finished with the basic workflow for the [[FEM Module|FEM Module]].
* You are now prepared to do the second [[FEM_tutorial|FEM tutorial]].
* We will create the CalculiX cantilever by ourselves and compare the results with the beam theory.


{{FEM Tools navi{{#translation:}}}}

{{Userdocnavi{{#translation:}}}}


{{clear}}
<languages/>

Latest revision as of 13:06, 14 April 2023

Other languages:
Руководство
Тема
Finite Element Analysis
Уровень
Beginner
Время для завершения
10 minutes
Авторы
Bernd
FreeCAD версия
0.16.6377 or above
Примеры файлов
Смотрите также
None

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 Справка → О FreeCAD 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 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.
  • контейнер анализа
  1. решатель
  2. материал
  3. фиксированные ограничения
  4. ограничения силы
  5. сетка МКЭ
  • Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты .

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 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 Purge results.

Запуск анализа конечных элементов

  • Дважды щелкните объект решателя в древе проекта .
  • 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 Run CalculiX. 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 Close 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 анализа .
  • На панели инструментов значка щелкните 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 и нажмите клавишу Space.
    • 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 Direction.
  • 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 OK.

  • Включите видимость сетки FEM , выбрав ее в дереве и нажав клавишу Пробел.
  • 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.