FEM CalculiX Cantilever 3D

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Freecad.svg Tutorial
Thème
Analyse par éléments finis
Niveau
Débutant
Temps d'exécution estimé
10 minutes
Auteurs
Bernd
Version de FreeCAD
0.16.6377 ou plus récente
Fichiers exemples
None

Introduction

Cet exemple est destiné à montrer à quoi ressemble une simple analyse par éléments finis (FEA) dans l'Atelier FEM de FreeCAD et comment les résultats peuvent être visualisés. Il illustre comment déclencher un FEA et comment changer la valeur et la direction de la charge. De plus, étant donné que le fichier d'exemple est fourni avec toute installation de FreeCAD, c'est une vérification utile et facile à exécuter dans le but de vérifier si l'Atelier FEM est correctement configuré.

FEM example01 pic00.jpg

Exigences =

  • Une version compatible de FreeCAD désignée dans l'aperçu du tutoriel.
    Utilisez la Aide → À propos de FreeCAD pour voir la version de FreeCAD installée
  • Aucun logiciel externe n'est nécessaire pour charger le fichier d'exemple, afficher le maillage et la géométrie ainsi que pour visualiser les résultats.
  • Pour relancer le FEA, le logiciel Solver CalculiX doit être installé sur votre ordinateur. Probablement le solveur a déjà été installé avec FreeCAD. Si le solveur CalculiX n'est pas installé, voir FEM Installation des composants requis.

Configurer le fichier d'exemple

Charger l'atelier Démarrage

  • Démarrez FreeCAD
  • L'Atelier Démarrage doit être chargé

Charger le fichier exemple

  • Accédez aux exemples de projets et cliquez sur "Load an FEM analysis example"
  • Si en raison d'opérations ultérieures, certaines géométries, contraintes ou résultats sont interrompus ou supprimés, répétez simplement les étapes ci-dessus.

FEM example01 pic01.jpg

Activer le conteneur d'analyse

  • Pour travailler avec une analyse, celle-ci doit être activée.
  • Dans la Vue en arborescence cliquez droit sur FEM Analysis.svg MechanicalAnalysis
  • Choisir Activate analysis

FEM example01 pic02.jpg

Conteneur d'analyse et ses objets

  • Si l'analyse est activée, FreeCAD lui-même changera l'espace de travail actuel en FEM.
  • Il existe au moins les 5 objets nécessaires pour effectuer une analyse mécanique statique.
  • FEM Analysis.svg conteneur d'analyse
  1. FEM SolverCalculixCxxtools.svg un solveur
  2. FEM MaterialSolid.svg un matériau
  3. FEM ConstraintFixed.png une contrainte fixée
  4. FEM ConstraintForce.svg une contrainte de force
  5. FEM FEMMesh.svg un maillage FEM
  • Comme les résultats sont également inclus dans l'exemple, il existe un sixième objet, les résultats FEM ResultShow.svg, développé dans le paragraphe suivant.

Visualisation des résultats

  1. Assurez-vous que l'analyse est activée.
  2. Assurez-vous que l'analyse contient toujours l'objet résultant, sinon reculez le fichier d'exemple.
  3. Cliquez sur le bouton FEM ResultShow.svg Afficher le résultat dans la barre d'outils FEM.
  4. Dans la fenêtre de tâches, choisissez z-Displacement. Il montre -88.443 mm dans la direction Z négative.
  5. Cela a du sens puisque la force est également dans la direction Z négative.
  6. Activez la case à cocher Show Displacement.
  7. Le curseur peut être utilisé pour modifier le maillage pour voir la déformation de manière simplifiée.
  8. Choisissez parmi les différents types de résultats pour afficher tous les types de résultats disponibles dans l'Interface Graphique Utilisateur.

FEM example01 pic03.jpg

Purger les résultats

  1. Assurez-vous que l'analyse est activée.
  2. Pour supprimer les résultats : sélectionnez dans la barre d'outils l'icône FEM ResultsPurge.svg. Purger les résultats.

Exécuter la FEA

  • Dans la Vue en arborescence, double-cliquez sur l'objet solveur FEM SolverCalculixCxxtools.svg.
  • Dans le Panneau des tâches de l'objet solveur, assurez-vous que l'analyse statique est sélectionnée.
  • Cliquez sur le fichier d'écriture .inp dans la même fenêtre de tâches. Regardez la fenêtre de journal jusqu'à ce qu'elle imprime "écriture terminée".
  • Cliquez sur Run CalculiX. Comme il s'agit d'une très petite analyse, il faudrait moins d'une seconde pour s'exécuter.
  • Dans la fenêtre de texte, il doit imprimer en lettres vertes "CalculiX done!" et dans la ligne suivante "chargement des jeux de résultats ..."
  • Vous avez terminé votre premier FEA dans FreeCAD s'il n'y a pas eu de message d'erreur.
  • Cliquez sur Fermer dans la fenêtre de tâches.
  • Un nouvel objet de résultat devrait être créé. Vous savez déjà comment visualiser les résultats .
  • Si vous obtenez un message d'erreur sans solveur binaire ou similaire lors du déclenchement de la vérification d'analyse, voir FEM Installation des composants requis.

FEM example01 pic04.jpg

Exécuter la FEA rapidement

  • Dans l'arborescence, sélectionnez l'objet solveur FEM SolverCalculixCxxtools.svg de l'analyse FEM Analysis.svg.
  • Dans la barre d'outils de l'icône, cliquez sur FEM SolverRun.svg Lancer les calculs....
  • Le fichier de saisie Calculix sera écrit, CalculiX sera déclenché et l'objet résultant devrait être créé.

Modification de la direction de la charge et de sa valeur

  • Dans la vue en arborescence, sélectionnez l'objet FEM mesh FEM FEMMesh.svg et appuyez sur la touche Espace.
    • Résultat: la visibilité du maillage FEM sera désactivée. Le modèle géométrique est encore visible.
  • Dans la Vue en arborescence, double-cliquez sur l'objet de contrainte de force pour ouvrir son Panneau des tâches.
  • Dans la fenêtre de tâches, modifiez la valeur de charge à 500000000N=500MN (Remarque: l'unité de force dans la fenêtre de tâche doit être en N)
  • Cliquez sur le bouton Direction.
  • Sur le modèle géométrique, cliquez sur l'un des bords longs dans la direction x.
  • Les flèches rouges de la force changent de direction dans la direction x. Ils montrent la direction fixée.
  • Comme la tension doit être appliquée à la boîte, la Direction inverse doit être déclenchée en cliquant dessus.
  • Résultat: Les flèches rouges qui illustrent la force changeront leur direction dans la direction x. Ils indiquent la direction fixe.
  • Cliquez sur OK dans la fenêtre de tâches.

FEM example01 pic05.jpg

  • Activez la visibilité du maillage FEM FEM FEMMesh.svg en le sélectionnant dans l'arborescence et en appuyant sur la touche Espace.
  • Vous savez déjà comment déclencher une analyse et comment visualiser les résultats.
  • La déformation dans la direction x devrait être de 19,05 mm.

FEM example01 pic06.jpg

Et ensuite?

  • Nous avons maintenant terminé le de travail de base pour l'Atelier FEM.
  • Vous êtes maintenant prêt à faire le deuxième FEM Tutoriel.
  • Nous créerons nous-même le CalculiX cantilever et comparerons les résultats avec la théorie de la poutre.