Верстак FEM

From FreeCAD Documentation
The printable version is no longer supported and may have rendering errors. Please update your browser bookmarks and please use the default browser print function instead.
This page is a translated version of the page FEM Workbench and the translation is 36% complete.
Outdated translations are marked like this.
Логотип верстака FEM

Введение

Верстак FEM предоставляет современный набор инструментов для анализа Методом Конечных Элементов (finite element analysis, FEA) в FreeCAD. В основном это означает, что все инструменты для проведения анализа объединены в один графический интерфейс пользователя (GUI).

Рабочий процесс

Шаги которые необходимо сделать для выполнению анализа методом конечных элементов:

  1. Предварительная обработка: постановка задачи анализа.
    1. Моделирование геометрии: создание геометрии с помощью FreeCAD или ее импорт из другого приложения.
    2. Создание анализа.
      1. Добавление ограничений моделирования, таких как нагрузки и фиксированные опоры, к геометрической модели.
      2. Добавление материалов к деталям геометрической модели.
      3. Создание сетки конечных элементов для геометрической модели или ее импорт из другого приложения.
  2. Решение: запуск внешнего решателя из FreeCAD.
  3. Постобработка: визуализация результатов анализа из FreeCAD или экспорт результатов для их последующей обработки в другом приложении.

Верстак FEM можно использовать в Linux, Windows и Mac OSX. Поскольку данный верстак использует внешние решатели, количество требуемых дополнительных настрлек будет зависеть от используемой вами операционной системы. Инструкции по настройке внешних инструментов смотрите в разделе Установка FEM.

Рабочий процесс в верстаке FEM ; Верстак обращается к двум внешними программам, к первой для создания сетки твердого объекта и ко второй для выполнения фактического решения задачи методом конечных элементов

Меню: Модель

  • Analysis container: Создаёт новый контейнер для механического анализа. Если перед кликом на нём было выделено твёрдое тело, будет запущен диалог создания сетки МКЭ.

Материалы

  • Material editor: Открыть редактор материалов для их редактирования.

Геометрия элемента

  • Fluid section for 1D flow: Создает элемент жидкостной секции МКЭ для пневматических и гидравлических сетей.

Electromagnetic boundary conditions

Жидкостные ограничения

Геометрические Ограничения

  • Constraint plane rotation: Используется для определения ограничения плоского вращения на плоской поверхности.
  • Constraint transform: Используется для назначения ограничения трансформации на грани.

Механические ограничения

  • Constraint fixed: Используется для определения ограничения с фиксацией точки/грани/поверхности.
  • Constraint contact: Используется для определения контактного ограничения между двумя поверхностями.
  • Constraint force: Используется для определения силы в [N], приложенной равномерно к выбираемой поверхности в определяемом направлении.
  • Constraint pressure: Используется для определения ограничения давления.
  • Constraint self weight: используется для определения ускорения свободного падения, действующего на модель.

Температурные ограничения

  • Constraint heatflux: Используется для определения ограничений тепловых потоков на поверхностях.
  • Constraint temperature: Используется для определения температурных ограничений для точки/грани/поверхности.

Overwrite Constants

Меню: Сетка

Translations:FEM Module/141/ru

  • FEM mesh to mesh: Преобразуйте поверхность сетки МКЭ в сетку.

Меню: Решение

  • Solver CalculiX Standard: Создает новый решатель для этого анализа. В большинстве случаев решатель создается вместе с анализом.
  • Solver Elmer: Создает контроллер решателя для Элмера. Он не зависит от других объектов решателя.

Mechanical equations

Electromagnetic equations

  • Solver job control: Открывает меню для настройки и запуска выбранного решателя.

Меню: Результаты

  • Purge results: Очищает текущие результаты расчёта (Results в древе проекта).
  • Show result: Используется для показа результатов исследования (Von Mises Stress или Displacement).
  • Warp filter: Warp the geometry along a vector field by a certain factor.
  • Scalar clip filter: Применяется для обрезки поля с заданным скалярным значением.
  • Line clip filter: Применяется для построения цветовой диаграммы вдоль указанной линии.

Filter functions

  • Plane: Cuts the result mesh with a plane.
  • Sphere: Cuts the result mesh with a sphere.

Меню: Утилиты

  • Open FEM examples: Открыть графический интерфейс для доступа к примерам МКЭ.

Контекстное меню

Obsolete tools

  • Constraint bearing: Используется для определения подшипниковых ограничений.
  • Constraint gear: Используется для определения редукторных ограничений.
  • Constraint pulley: Используется для определения ограничений шкива.

Настройки

  • Preferences...: Доступные настройки инструментов FEM.

Информация

На следующих страницах объясняются различные темы верстака FEM.

Установка FEM: подробное описание по установке(настройке) внешних программ используемых для работы верстака.

FEM Geometry Preparation and Meshing: tips regarding geometry preparation for FEM and meshing.

FEM Mesh: дополнительная информация о получении сетки для анализа методом конечных элементов.

FEM Solver: дополнительная информация о различных решателях метода конечных элементов, доступных в верстаке, и о тех, которые могут быть использованы в будущем.

FEM CalculiX дополнительная информация о CalculiX, решателе по умолчанию, используемом в инструментальных средствах для расчета конструкций.

FEM Concrete: интересная информация по теме моделирования бетонных конструкций.

Учебные материалы для самостоятельного изучения

Пример 1: Анализ деформации консольной балки (CalculiX), простейший анализ деформации консольной балки под воздействием нагрузки.

Пример 2: Учебник по МКЭ, простой анализ натяжения конструкции.

Пример 3: FEM Tutorial Python, настроить пример консоли только с помощью скриптов на Python, включая сетку.

Пример 4: Анализ деформации композитного блока; анализ деформации композитного блока, состоящего из двух материалов.

Пример 7: FEM Example Capacitance Two Balls, Учебное пособие по графическому интерфейсу Элмера 6 «Электростатическая емкость двух шариков» с использованием примеров МКЭ.

Набор руководств по термомеханическому анализу от openSIM

Video tutorial 1: FEM video for beginner (including YouTube link)

Video tutorial 2: FEM video for beginner (including YouTube link)

Many video tutorials: anisim Open Source Engineering Software (in German)

Развитие верстака FEM

Верстак FEM находится в постоянном развитии. Цель проекта - найти способы простого взаимодействия с различными решателями МКЭ, чтобы конечный пользователь мог упростить процесс создания, построения сетки, моделирования и оптимизации задачи инженерного проектирования, и все это внутри FreeCAD.

Дальнейшая информация предназначена для опытных пользователей и разработчиков, которые хотят расширить верстак FEM. Ожидается знакомство с C ++ и Python, а также необходимы некоторые знания о системе «объект документа», используемой в FreeCAD; эта информация доступна в Центре опытных пользователей и Центре разработчиков. Обратите внимание: поскольку FreeCAD находится в активной разработке, некоторые статьи могут быть слишком старыми и, следовательно, устаревшими. Самая последняя информация обсуждается на форумах FreeCAD в разделе «Разработка». Для обсуждения FEM, советов или помощи в расширении верстака читателю следует обратиться к подфоруму FEM.

В следующих статьях объясняется, как можно расширить рабочую среду, например, путем добавления новых типов граничных условий (ограничений) или уравнений.

Руководство разработчика было написано, чтобы помочь опытным пользователям разобраться в сложной кодовой базе FreeCAD и взаимодействиях между основными элементами и отдельными рабочими средами. Книга размещена на github, поэтому несколько пользователей могут вносить в нее свой вклад и постоянно обновлять.

Дополнительная документация к Верстаку FEM