FEM CalculiX Cantilever 3D/ru

Tutorial
Тема
Finite Element Analysis
Уровень
Beginner
Время для завершения
10 minutes
Авторы
Bernd
FreeCAD версия
0.16.6377 or above
Примеры файлов
None

Введение

Введение

Этот 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

Требования

• Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании учебника.
• Ипользуйте 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

Load Start Workbench

Загрузка верстака Start

• Запустите FreeCAD
• Должен быть загружен верстак Start

Load the example file

Загрузить файл примера

• Перейдите к примерам проектов и нажмите «Загрузить пример анализа МКЭ».
• Если из-за дальнейших операций некоторая геометрия, ограничения или результаты будут нарушены или удалены, просто повторите шаги, описанные выше.

Activate the analysis container

Активировать контейнер анализа

• Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
• В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши MechanicalAnalysis → Активировать анализ

Analysis container and its objects

Контейнер 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. 32px сетка МКЭ

• Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты .

Visualizing Results

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.

Purging Results

Очистка Результатов

• Убедитесь, что анализ активирован.
• Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов Purge results.

Running the FEA

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.

Running the FEA the fast Way

Быстрый запуск конечноэлементного анализа

• 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.

Changing Load Direction and Load Value

Изменение направления и значения нагрузки

• В древе проекта выберите объект сетки FEM 32px 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 задачи OK.

• Включите видимость сетки FEM 32px, выбрав ее в дереве и нажав клавишу Пробел.
• Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
• Деформация по оси x должна оказаться 19,05 мм.

• Toggle the visibility of the FEM mesh '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.

Что дальше?

Что дальше?

• Теперь мы закончили с основным рабочим процессом для верстака FEM.
• Теперь вы готовы проделать второй учебник FEM.
• Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.

Tutorials

• General: Tutorials, Video tutorials (Product design, Architecture, Obsolete)

---

• Arch: Arch tutorial, Open windows, Custom windows
• Draft: Draft tutorial, Traditional drafting

---

• Sketcher: Basic Sketcher tutorial, Sketcher reference
• PartDesign: Simple object, Simple object 2, How to use FreeCAD PartDesign
• Part: Engraved text, Wiffle ball, Basic modeling, Screw threads, Placement
• TechDraw: Basic TechDraw tutorial, New template

---

• Path: Path for the impatient
• FEM: Cantilever analysis, Shear in a composite block, Postprocessing with Paraview, Reinforced concrete
• Rendering: Raytracing tutorial, POV-ray, Blender

---

• A2plus: Gripper assembly
• Assembly3: Test tutorial How to use Assembly 3
• Assembly4: Assembly4 tutorial

FEM

• FEM Analysis

• Материалы: Solid, Fluid, Nonlinear mechanical; Material editor

• Element geometry: Beam (1D), Beam rotation (1D), Shell (2D), Fluid flow (1D)

---

Ограничения

• Электростатика: Potential

• Жидкости: Initial velocity, Fluid boundary, Flow velocity

• Механика: Fixed, Displacement, Plane rotation, Contact, Transform, Force, Pressure, Self weight, Bearing, Gear, Pulley

• Термические: Initial temperature, Heat flux, Temperature, Heat source

---

• Сетка: Mesh Netgen, Mesh GMSH, Mesh boundary layer, Mesh region, Mesh group, Nodes set, Mesh to mesh

• Решение: Calculix tools, CalculiX, Elmer, Z88; Уравнения: Heat, Elasticity, Electrostatic, Fluxsolver, Flow; Решатель: Solver control, Solver run

• Результаты: Purge, Show; Постобработка: Apply changes, Pipeline from result, Create warp vector filter, Create scalar clip filter, Create cut filter, Create clip filter, Create data along line filter, Create linearized stresses,

Create data at point filter, Create functions

• Утилиты: Clipping plane, Remove clipping planes; Mesh clear, Mesh print info

---

• Дополнительно: Preferences; FEM Install, FEM Mesh, FEM Solver, FEM CalculiX, FEM Project, FEM Concrete; FEM Element Types

Документация пользователя

• Начинающим
• Установка: Загрузка, Windows, Linux, Mac, Дополнительных компонентов, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
• Базовая: О FreeCAD, Интерфейс, Навигация мыши, Методы выделения, Имя объекта, Настройки, Верстаки, Структура документа, Свойства, Помоги FreeCAD, Пожертвования

---

• Помощь: Учебники, Видео учебники
• Верстаки: Std Base, Arch, Draft, FEM, Image, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Path, Points, Raytracing, Reverse Engineering, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web
• Не рекомендуемые верстаки: Complete, Drawing, Robot

---

• Addons: Менеджер дополнений, Внешние верстаки, Cкрипты и макросы

---

• Hubs: Уголок пользователя, Уголок опытных пользователей, Уголок разработчиков