FEM Polygonnetz

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Ein FE Polygonnetz erstellen

Die Finite Elemente Analyse (FEA) wird an einem Polygonnetz durchgeführt, das aus mehreren drei- und vierseitigen Finite Elementen besteht, die einen Originalkörper unterteilen. Je feiner das Netz ist, desto genauer sind die numerischen Ergebnisse, aber auch desto größer ist die Berechnungszeit. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Größe des Netzes, der Berechnungszeit und der Genauigkeit der Ergebnisse ist ein wichtiges Merkmal einer gut definierten Finite Elemente Analyse.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Polygonnetz im FEM Arbeitsbereich einzurichten:

  • Das Gmsh Werkzeug von der grafischen Benutzeroberfläche aus.
  • Das Netgen Werkzeug von der grafischen Benutzeroberfläche aus.
  • Importieren eines Polygonnetzes aus einem anderen Programm. Insbesondere können Gmsh und Netgen außerhalb von FreeCAD allein verwendet werden, um Volumenkörper wie Step Dateien zu vernetzen.
  • Manuelle Erstellung des Netzes durch Python Skripten.

Die Gmsh und Netgen Werkzeuge unterstützen die Vernetzung von Körpern, die mit der Part und PartDesign Arbeitsbereiche erstellt wurden, sowie einfache Kopien dieser Körper. Im Allgemeinen kann jeder Arbeitsbereich, der Volumenkörper erzeugt, wie z.B. die Arch Arbeitsbereich, als Grundlage für die Erstellung von Polygonnetzen verwendet werden. Beachte, dass sich ein für die FEA verwendetes Netz von einem Netz unterscheidet, das mit der Polygonnetz Arbeitsbereich erstellt oder importiert wurde.

FEM Workbench workflow.svg

Der FEM Arbeitsbereich ruft das externe Werkzeug Gmsh auf, um ein Netz aus einem Volumenkörper zu erhalten, der mit einem beliebigen Arbeitsbereich in FreeCAD erstellt wurde; es kann auch ein extern erstelltes Netz importieren


FEM Mesh.png

(1) Festkörper, der mit PartDesign erzeugt wurde; (2) Netz, das mit dem Gmsh Werkzeug innerhalb des FEM Arbeitsbereich erzeugt wurde (alle Dreiecke); und (3) Netz, das extern mit Gmsh erzeugt wurde, in das Abaqus Format .inp exportiert und dann in FreeCAD importiert wurde (alle Vierecke)


The Gmsh and Netgen tools are convenience tools to quickly mesh a body, and thus don't expose the full capabilities of these programs; they normally create triangular meshes, which may not be ideal for some types of analysis. If you'd like to have more control of the created mesh (use only quadrilaterals, precise element number and size, variable resolution of the mesh, etc.), you should use these programs externally, produce a mesh file in a supported format (.inp, .unv, .vtk, .z88), and import this file into FreeCAD.

Zuvor war Netgen in FreeCAD enthalten und konnte sofort verwendet werden. Nun sollten sowohl Netgen als auch Gmsh installiert werden, bevor sie vom FEM Arbeitsbereich verwendet werden können. Siehe für FEM Installation Anweisungen.

Netzerstellungssoftware

Netzerstellungssoftware arbeitet mit Festkörpern, die in verschiedenen Formaten vorliegen können, wie Step und Brep. Diese Programme können unabhängig von FreeCAD verwendet werden und verfügen typischerweise Über viele Optionen zur Steuerung der Vernetzungsalgorithmen, der Elementgröße und der Randbedingungen.

Der FEM Arbeitsbereich hat einfache Kommunikationsoberflächen entwickelt, um Gmsh und Netgen direkt in FreeCAD zu verwenden. Andere Programme haben keine Oberfläche, aber das könnte sich in Zukunft ändern, wenn Interesse aus der Gemeinschaft besteht und wenn diese Anwendungen leicht zu integrieren sind. Die Netzerstellungssoftware darf nur dann zusammen mit FreeCAD kompiliert und verteilt werden, wenn ihre Lizenz mit der LGPL2-Lizenz kompatibel ist; andernfalls muss das Programm als externe Binärdatei verwendet werden, wie z.B. Gmsh (GPL2).

Oberfläche in FreeCAD implementiert

Keine Oberfläche in FreeCAD

Mesh elements in FreeCAD

FreeCAD supports various element types. The following article explains the difference between them, and when should be used: Meshing Your Geometry: When to Use the Various Element Types.

Import and export of mesh elements
Element Element FreeCAD API FreeCAD GUI med unv inp frd txt xml
Med CalculiX Python FEM Mesh SMESH IDEAS/FreeCAD Abaqus/CalculiX Result Mesh Z88 Fenics
Name Name create elements view elements import/export import/export import/export import import/export import/export
seg 2 B31 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg
seg 3 B32 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg NI Edit Cancel.svg
tria 3 S3 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg Edit OK.svg
tria 6 S6 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg
quad 4 S4 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg Edit OK.svg
quad 8 S8 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg
tetra 4 C3D4 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg
tetra 10 C3D10 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg
hexa 8 C3D8 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg (Edit Cancel.svg) the format allows it,
but it's not readable or writable by fenics
hexa 20 C3D20 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg
penta 6 C3D6 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg ? Edit Cancel.svg
penta 15 C3D15 Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg ? Edit Cancel.svg
pyra 5 Edit Cancel.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg
pyra 13 Edit Cancel.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit OK.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg Edit Cancel.svg
  • "NI" means the element type is not implemented in FreeCAD but the format would support it.
  • Edit Cancel.svg "-" means the format specification does not support this element type, thus FreeCAD cannot support it.
  • "?" means it is not known if the format supports this element type.

FEM Elementtypen

More information on the elements, and their data structure inside FreeCAD can be found in FEM Element Types.

Segment element

FEM mesh elements 1 segment.svg

Dreieckelement

FEM mesh elements 2 triangle.svg

Viereckelement

FEM mesh elements 3 quadrangle.svg

Tetrahedron element

FEM mesh elements 4 tetrahedron.svg

Hexahedron element

FEM mesh elements 5 hexahedron.svg

Pentahedron element (prism)

FEM mesh elements 6 pentahedron.svg

Pyramid element

FEM mesh elements 7 pyramid.svg

Scripting

Create a FEM mesh completely in Python

Siehe auch: FreeCAD Grundlagen Skripten.

Die Python API ermöglicht dem Benutzer ein Finite Element Netz festzulegen, durch direktes hinzufügen einzelner Knoten und festlegen von Kanten, Flächen und Volumen.

Das Netz selbst ist vom Typ Fem::FemMesh, das an ein entsprechendes Dokumentobjekt vom Typ Fem::FemMeshObject angehängt werden muss .

App.ActiveDocument.Mesh_object.TypeId = Fem::FemMeshObject
                              .
                              .
                              .FemMesh.TypeId = Fem::FemMesh

Erstellen eines Netzes mit einem Tet-10 Element

Erstelle ein leeres FemMesh, bestücke es mit Knoten, erstelle das Volumen und rufe schließlich Fem.show() auf, um das Dokumentobjekt mit dem zugehörigen Netz zu erstellen.

import FreeCAD, Fem

m = Fem.FemMesh()

m.addNode(0,    1,    0)
m.addNode(0,    0,    1)
m.addNode(1,    0,    0)
m.addNode(0,    0,    0)
m.addNode(0,    0.5,  0.5)
m.addNode(0.5,  0.03, 0.5)
m.addNode(0.5,  0.5,  0.03)
m.addNode(0,    0.5,  0)
m.addNode(0.03, 0,    0.5)
m.addNode(0.5,  0,    0)

m.addVolume([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
Fem.show(m)
obj = FreeCAD.ActiveDocument.ActiveObject

Wenn du eine vordefinierte Knoten- und Elementnummerierung wünschst, übergib die entsprechende ID an die Knoten- und Volumen Methoden

Um ein aktuelles Dokumentobjekt zu erstellen, kannst du anstelle von Fem.show() auch die Methode document addObject() verwenden; hänge dann das erstellte Netz an das FemMesh Attribut dieses Objekts an.

a = Fem.FemMesh()

a.addNode(0,    1,    0,    1)
a.addNode(0,    0,    1,    2)
a.addNode(1,    0,    0,    3)
a.addNode(0,    0,    0,    4)
a.addNode(0,    0.5,  0.5,  5)
a.addNode(0.5,  0.03, 0.5,  6)
a.addNode(0.5,  0.5,  0.03, 7)
a.addNode(0,    0.5,  0,    8)
a.addNode(0.03, 0,    0.5,  9)
a.addNode(0.5,  0,    0,   10)

a.addVolume([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10], 1)
obj_2 = FreeCAD.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject")
obj_2.Placement.Base = FreeCAD.Vector(2, 0, 0)
obj_2.FemMesh = a

Visuelle Eigenschaften

Once a FemMesh object has been created with Fem.show(), some of its visual properties can be changed by modifying the different attributes of its ViewObject. This can be useful to postprocess the mesh after a finite element solution has been obtained.

Heben Sie einige Knoten im Netz hervor

Fem.show(m)
obj = FreeCAD.ActiveDocument.ActiveObject

obj.ViewObject.HighlightedNodes = [1, 2, 3]

Die einzelnen Elemente eines Netzes können durch die Übergabe eines Wörterbuchs mit den entsprechenden key:value Paaren modifiziert werden

Setze das Volumen 1 auf rot

obj.ViewObject.ElementColor = {1:(1,0,0)}

Set nodes 1, 2 and 3 to a certain color; the faces between the nodes acquire an interpolated color

obj.ViewObject.NodeColor = {1:(1,0,0), 2:(0,1,0), 3:(0,0,1)}

Displace the nodes 1 and 2 by the magnitude and direction defined by a vector

obj.ViewObject.NodeDisplacement = {1:FreeCAD.Vector(0,1,0), 2:FreeCAD.Vector(1,0,0)}

Double the factor of the displacement shown (Note to editors: removed in newer versions?)

obj.ViewObject.animate(2.0)

Scripting examples of each supported element type

Beam, 2 node line, seg2 (linear)

import Fem

seg2 = Fem.FemMesh()
seg2.addNode( 0, 0, 0, 1)
seg2.addNode(10, 0, 0, 2)
seg2.addEdge(1, 2)
print(seg2)

obj = FreeCAD.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "seg2")
obj.FemMesh = seg2
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(0, 110, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Beam, 3 node line, seg3 (quadratic)

import Fem

seg3 = Fem.FemMesh()
seg3.addNode( 0, 0, 0, 1)
seg3.addNode(10, 0, 0, 2)
seg3.addNode( 5, 0, 0, 3)
seg3.addEdge([1, 2, 3])
print(seg3)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "seg3")
obj.FemMesh = seg3
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(30, 110, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Shell, 3 node triangle, tria3 (linear)

import Fem

tria3 = Fem.FemMesh()
tria3.addNode( 0,  0, 0, 1)
tria3.addNode( 6, 12, 0, 2)
tria3.addNode(12,  0, 0, 3)
tria3.addFace([1, 2, 3])
print(tria3)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "tria3")
obj.FemMesh = tria3
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(0, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False

Add a face with the element number.

elemtria3 = Fem.FemMesh()
nodes = tria3.Nodes
for n in nodes:
    elemtria3.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemtria3.addFace([1, 2, 3], 88)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemtria3")
obj.FemMesh = elemtria3
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(200, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False
print(elemtria3.Faces)

Shell, 6 node triangle, tria6 (quadratic)

import Fem

tria6 = Fem.FemMesh()
tria6.addNode( 0,  0, 0, 1)
tria6.addNode( 6, 12, 0, 2)
tria6.addNode(12,  0, 0, 3)
tria6.addNode( 3,  6, 0, 4)
tria6.addNode( 9,  6, 0, 5)
tria6.addNode( 6,  0, 0, 6)
tria6.addFace([1, 2, 3, 4, 5, 6])
print(tria6)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "tria6")
obj.FemMesh = tria6
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(30, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False

Add a face with the element number.

elemtria6 = Fem.FemMesh()
nodes = tria6.Nodes
for n in nodes:
    elemtria6.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemtria6.addFace([1, 2, 3, 4, 5, 6], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemtria6")
obj.FemMesh = elemtria6
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(230, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False
print(elemtria6.Faces)

Shell, 4 node quadrangle, quad4 (linear)

import Fem

quad4 = Fem.FemMesh()
quad4.addNode( 0, 10, 0, 1)
quad4.addNode(10, 10, 0, 2)
quad4.addNode(10,  0, 0, 3)
quad4.addNode( 0,  0, 0, 4)
quad4.addFace([1, 2, 3, 4])
print(quad4)

obj = FreeCAD.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "quad4")
obj.FemMesh = quad4
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(60, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False

Add a face with the element number.

elemquad4 = Fem.FemMesh()
nodes = quad4.Nodes
for n in nodes:
    elemquad4.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemquad4.addFace([1, 2, 3, 4], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemquad4")
obj.FemMesh = elemquad4
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(260, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False
print(elemquad4.Faces)

Shell, 8 node quadrangle, quad8 (quadratic)

import Fem

quad8 = Fem.FemMesh()
quad8.addNode( 0, 10, 0, 1)
quad8.addNode(10, 10, 0, 2)
quad8.addNode(10,  0, 0, 3)
quad8.addNode( 0,  0, 0, 4)
quad8.addNode( 5, 10, 0, 5)
quad8.addNode(10,  5, 0, 6)
quad8.addNode( 5,  0, 0, 7)
quad8.addNode( 0,  5, 0, 8)
quad8.addFace([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
print(quad8)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "quad8")
obj.FemMesh = quad8
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(90, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False

Add a face with the element number.

elemquad8 = Fem.FemMesh()
nodes = quad8.Nodes
for n in nodes:
    elemquad8.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemquad8.addFace([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemquad8")
obj.FemMesh = elemquad8
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(290, 80, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
obj.ViewObject.BackfaceCulling = False
print(elemquad8.Faces)

Volume, 4 node tetrahedron, tetra4 (linear)

import Fem

tetra4 = Fem.FemMesh()
tetra4.addNode( 6, 12, 18, 1)
tetra4.addNode( 0,  0, 18, 2)
tetra4.addNode(12,  0, 18, 3)
tetra4.addNode( 6,  6,  0, 4)
tetra4.addVolume([1, 2, 3, 4])
print(tetra4)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "tetra4")
obj.FemMesh = tetra4
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(0, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elemtetra4 = Fem.FemMesh()
nodes = tetra4.Nodes
for n in nodes:
    elemtetra4.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemtetra4.addVolume([1, 2, 3, 4], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemtetra4")
obj.FemMesh = elemtetra4
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(200, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elemtetra4.Volumes)

Volume, 10 node tetrahedron, tetra10 (quadratic)

import Fem

tetra10 = Fem.FemMesh()
tetra10.addNode( 6, 12, 18, 1)
tetra10.addNode( 0,  0, 18, 2)
tetra10.addNode(12,  0, 18, 3)
tetra10.addNode( 6,  6,  0, 4)

tetra10.addNode( 3,  6, 18, 5)
tetra10.addNode( 6,  0, 18, 6)
tetra10.addNode( 9,  6, 18, 7)

tetra10.addNode( 6,  9,  9, 8)
tetra10.addNode( 3,  3,  9, 9)
tetra10.addNode( 9,  3,  9,10)
tetra10.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])
print(tetra10)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "tetra10")
obj.FemMesh = tetra10
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(30, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elemtetra10 = Fem.FemMesh()
nodes = tetra10.Nodes
for n in nodes:
    elemtetra10.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemtetra10.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemtetra10")
obj.FemMesh = elemtetra10
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(230, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elemtetra10.Volumes)

Volume, 8 node hexahedron, hexa8 (linear)

import Fem

hexa8 = Fem.FemMesh()
hexa8.addNode( 0, 10, 10, 1)
hexa8.addNode( 0,  0, 10, 2)
hexa8.addNode(10,  0, 10, 3)
hexa8.addNode(10, 10, 10, 4)
hexa8.addNode( 0, 10,  0, 5)
hexa8.addNode( 0,  0,  0, 6)
hexa8.addNode(10,  0,  0, 7)
hexa8.addNode(10, 10,  0, 8)
hexa8.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
print(hexa8)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "hexa8")
obj.FemMesh = hexa8
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(60, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elemhexa8 = Fem.FemMesh()
nodes = hexa8.Nodes
for n in nodes:
    elemhexa8.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemhexa8.addVolume([1,  2,  3, 4, 5, 6, 7, 8], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemhexa8")
obj.FemMesh = elemhexa8
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(260, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elemhexa8.Volumes)

Volume, 20 node hexahedron, hexa20 (quadratic)

import Fem

hexa20 = Fem.FemMesh()
hexa20.addNode( 0, 10, 10,  1)
hexa20.addNode( 0,  0, 10,  2)
hexa20.addNode(10,  0, 10,  3)
hexa20.addNode(10, 10, 10,  4)
hexa20.addNode( 0, 10,  0,  5)
hexa20.addNode( 0,  0,  0,  6)
hexa20.addNode(10,  0,  0,  7)
hexa20.addNode(10, 10,  0,  8)

hexa20.addNode( 0,  5, 10,  9)
hexa20.addNode( 5,  0, 10, 10)
hexa20.addNode(10,  5, 10, 11)
hexa20.addNode( 5, 10, 10, 12)

hexa20.addNode( 0,  5,  0, 13)
hexa20.addNode( 5,  0,  0, 14)
hexa20.addNode(10,  5,  0, 15)
hexa20.addNode( 5, 10,  0, 16)

hexa20.addNode( 0, 10,  5, 17)
hexa20.addNode( 0,  0,  5, 18)
hexa20.addNode(10,  0,  5, 19)
hexa20.addNode(10, 10,  5, 20)
hexa20.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20])
print(hexa20)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "hexa20")
obj.FemMesh = hexa20
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(90, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elemhexa20 = Fem.FemMesh()
nodes = hexa20.Nodes
for n in nodes:
    elemhexa20.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elemhexa20.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elemhexa20")
obj.FemMesh = elemhexa20
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(290, 50, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elemhexa20.Volumes)

Volume, 6 node pentahedron, penta6 (linear)

import Fem

penta6 = Fem.FemMesh()
penta6.addNode(10, 10, 10, 1)
penta6.addNode( 0,  0, 10, 2)
penta6.addNode(20,  0, 10, 3)
penta6.addNode(10, 10,  0, 4)
penta6.addNode( 0,  0,  0, 5)
penta6.addNode(20,  0,  0, 6)
penta6.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6])
print(penta6)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "penta6")
obj.FemMesh = penta6
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(0, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elempenta6 = Fem.FemMesh()
nodes = penta6.Nodes
for n in nodes:
    elempenta6.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elempenta6.addVolume([ 1, 2, 3, 4, 5, 6], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elempenta6")
obj.FemMesh = elempenta6
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(200, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elempenta6.Volumes)

Volume, 15 node pentahedron, penta15 (quadratic)

import Fem

penta15 = Fem.FemMesh()
penta15.addNode(10, 10, 10,  1)
penta15.addNode( 0,  0, 10,  2)
penta15.addNode(20,  0, 10,  3)
penta15.addNode(10, 10,  0,  4)
penta15.addNode( 0,  0,  0,  5)
penta15.addNode(20,  0,  0,  6)

penta15.addNode( 5,  5, 10,  7)
penta15.addNode(10,  0, 10,  8)
penta15.addNode(15,  5, 10,  9)

penta15.addNode( 5,  5,  0, 10)
penta15.addNode(10,  0,  0, 11)
penta15.addNode(15,  5,  0, 12)

penta15.addNode(10, 10,  5, 13)
penta15.addNode( 0,  0,  5, 14)
penta15.addNode(20,  0,  5, 15)
penta15.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15])
print(penta15)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "penta15")
obj.FemMesh = penta15
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(40, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elempenta15 = Fem.FemMesh()
nodes = penta15.Nodes
for n in nodes:
    elempenta15.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elempenta15.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elempenta15")
obj.FemMesh = elempenta15
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(240, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elempenta15.Volumes)

Volume, 5 node pyramid, pyra5 (linear)

import Fem

pyra5 = Fem.FemMesh()
pyra5.addNode( 0, 20,  0, 1)
pyra5.addNode(20, 20,  0, 2)
pyra5.addNode(20,  0,  0, 3)
pyra5.addNode( 0,  0,  0, 4)
pyra5.addNode(10, 10, 10, 5)
pyra5.addVolume([1, 2, 3, 4, 5])
print(pyra5)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "pyra5")
obj.FemMesh = pyra5
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(80, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elempyra5 = Fem.FemMesh()
nodes = pyra5.Nodes
for n in nodes:
    elempyra5.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elempyra5.addVolume([1, 2, 3, 4, 5], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elempyra5")
obj.FemMesh = elempyra5
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(280, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elempyra5.Volumes)

Volume, 13 node pyramid, pyra13 (quadratic)

import Fem

pyra13 = Fem.FemMesh()
pyra13.addNode( 0, 20,  0,  1)
pyra13.addNode(20, 20,  0,  2)
pyra13.addNode(20,  0,  0,  3)
pyra13.addNode( 0,  0,  0,  4)
pyra13.addNode(10, 10, 10,  5)

pyra13.addNode(10, 20,  0,  6)
pyra13.addNode(20, 10,  0,  7)
pyra13.addNode(10,  0,  0,  8)
pyra13.addNode( 0, 10,  0,  9)

pyra13.addNode( 5, 15,  5, 10)
pyra13.addNode(15, 15,  5, 11)
pyra13.addNode(15,  5,  5, 12)
pyra13.addNode( 5,  5,  5, 13)
pyra13.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13])
print(pyra13)

obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "pyra13")
obj.FemMesh = pyra13
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(120, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"

Add a volume with the element number.

elempyra13 = Fem.FemMesh()
nodes = pyra13.Nodes
for n in nodes:
    elempyra13.addNode(nodes[n].x, nodes[n].y, nodes[n].z, n)

elempyra13.addVolume([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13], 88)
obj = App.ActiveDocument.addObject("Fem::FemMeshObject", "elempyra13")
obj.FemMesh = elempyra13
obj.Placement.Base = FreeCAD.Vector(320, 0, 0)
obj.ViewObject.DisplayMode = "Faces, Wireframe & Nodes"
print(elempyra13.Volumes)

Scripting examples for groups

See for example https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=37304&start=20#p318823