Bancada de trabalho FEM

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Ícone da bancada de trabalho FEM

Introdução

A bancada FEM fornece um fluxo de trabalho moderno de análise de elementos finitos (FEA) para o FreeCAD. Isso significa que todas as ferramentas para fazer uma análise são combinadas em uma interface gráfica de usuário (GUI).

FemWorkbench.jpg

Fluxo de Trabalho

Os passos para realizar uma análise de elementos finitos são:

  1. Pré-processamento: configurar o problema de análise.
    1. Modelando a geometria: criar a geometria com o FreeCAD ou importando-a de um aplicativo diferente.
    2. Criando uma análise.
      1. Adicionando restrições de simulação, como cargas e suportes fixos ao modelo geométrico.
      2. Adicionando materiais às partes do modelo geométrico.
      3. Criando uma malha de elementos finitos para o modelo geométrico ou importando-os de um aplicativo diferente.
  2. Resolvendo: executando um solucionador externo de dentro do FreeCAD.# Pós-processamento: visualizar os resultados da análise a partir do FreeCAD ou exportar os resultados para que possam ser pós-processados com outra aplicação.

A bancada FEM pode ser usada no Linux, Windows e Mac OSX. Como o ambiente de trabalho usa solucionadores externos, a quantidade de configuração manual dependerá do sistema operacional que você está usando. Veja Instalação da FEM para instruções sobre como configurar as ferramentas externas.

FEM Workbench workflow.svg

Fluxo de trabalho da bancada FEM; a bancada chama dois programas externos para realizar o meshing de um objeto sólido e executa a solução real do problema do elemento finito

Menu: Modelo

  • FEM Analysis.svg Contêiner de análise: Cria um novo contêiner de análise mecânica. Se um sólido é selecionado na árvore de visualização antes de clicar nele, a janela de malha vai ser aberta em seguida.

Materiais

  • FEM MaterialReinforced.svg Material reforçado: Permite selecionar materiais reforçados constituídos por uma matriz e um reforço da base de dados.

Geometria do Elemento

Restrições Eletrostáticas

Restrições do Fluido

Restrições Geométrica

Restrições Mecânicas

  • FEM ConstraintFixed.svg Restrição fixa: Usada para definir uma restrição fixa em um ponto, aresta ou face.
  • FEM ConstraintForce.svg Restrição de força: Usada para definir uma força em Newtons [N] aplicada uniformemente a uma face selecionável em uma direção definida.

Restrições Térmicas

Restrições sem solução

Sobreescrever Restrições

Menu: Malhas

  • FEM MeshRegion.svg Região de malha FEM: Cria uma(s) área(s) localizada(s) para malha(s) que otimiza(m) altamente o tempo de análise.
  • FEM MeshGroup.svg Grupo de malha FEM: Agrupa e etiqueta elementos de uma malha (vértice, borda, superfície) juntos, úteis para exportar a malha para solvers externos.

Menu: Solucionador

  • FEM SolverCalculixCxxtools.svg Solucionador Calculix CCX: Cria um novo solucionador para esta análise. Na maioria dos casos, o solucionador é criado junto com a análise.
  • FEM SolverElmer.svg Solucionador Elmer: Cria o controlador solver para Elmer. Ele é independente de outros objetos solucionadores.

o menu para ajustar e iniciar o solucionador selecionado.

Menu: Resultados

Menu: Utilidades

Menu de Contexto

  • FEM MeshClear.svg Malha FEM transparente: Deleta o arquivo de malha do arquivo FreeCAD. Útil para fazer um arquivo FreeCAD mais leve.

Preferências

Informações

As páginas seguintes explicam diferentes tópicos do bancada de trabalho FEM.

Instalação FEM: uma descrição detalhada sobre como montar os programas externos utilizados na bancada de trabalho.

Malha FEM: mais informações sobre como obter uma malha para análise de elementos finitos.

Solucionador FEM: mais informações sobre os diferentes solucionadores disponíveis na bancada de trabalho e aqueles que poderiam ser utilizados no futuro.

FEM CalculiX: mais informações sobre CalculiX, o solucionador padrão utilizado na bancada de trabalho para análise estrutural.

FEM Concreto: informações interessantes sobre o tema da simulação de estruturas de concreto.

Projeto FEM: mais informações sobre o sistema de unidades, limitações e as idéias de desenvolvimento e roteiro da bancada de trabalho.

Tutoriais

Tutorial 1: FEM CalculiX Cantilever 3D; análise básica de feixe simplesmente suportada.(Cantilever - Viga ou estrutura com apoio, ou fixação apenas num dos lados e que tem o outro lado livre.)

Tutorial 2: Tutorial FEM; simples análise de tensão de uma estrutura.

Tutorial 3: FEM Tutorial Python; montar o exemplo do cantilever inteiramente através do script em Python, incluindo a malha.

Tutorial 4: FEM Corte de um Bloco Composto; ver a deformação de um bloco que é composto de dois materiais.

Tutorial 5: Análise FEM transitória

Tutorial 6: Pós-processamento dos resultados FEM com Paraview

Tutorial 7: Exemplo FEM Capacitância Duas Bolas; Elmer's GUI tutorial 6 " Capacitância Eletrostática Duas Bolas" usando exemplos FEM.


Acoplamento de tutoriais de análise mecânica térmica por openSIM

Tutoriais em vídeo 1: Vídeo FEM para iniciantes (incluindo o link do YouTube)(em inglês)

Tutoriais em vídeo: Vídeo FEM para iniciantes (incluindo o link do YouTube)(em inglês)

Muitos tutoriais em vídeo: anisim Software de Engenharia de Código Aberto (em Alemão)

Ampliação da bancada de trabalho FEM

O bancada de trabalho FEM está em constante desenvolvimento. Um objetivo do projeto é encontrar maneiras de interagir facilmente com vários solucionadores FEM, para que o usuário final possa agilizar o processo de criação, enredamento, simulação e otimização de um problema de projeto de engenharia, tudo dentro do FreeCAD.

As seguintes informações são destinadas aos usuários e desenvolvedores que desejam ampliar o Workbench FEM de diferentes maneiras. A familiaridade com C++ e Python é esperada, e também é necessário algum conhecimento do sistema "objeto de documento" usado no FreeCAD; esta informação está disponível no Documentação para usuários avançados e no Documentação para desenvolvedores.Observe que, como o FreeCAD está em desenvolvimento ativo, alguns artigos podem ser muito antigos e, portanto, obsoletos. As informações mais atualizadas são discutidas no FreeCAD forums na seção Desenvolvimento. Para discussões FEM, conselhos ou assistência na ampliação do workbench, o leitor deve consultar o FEM subforum.

Os artigos seguintes explicam como o workbench pode ser ampliado, por exemplo, adicionando novos tipos de condições de limite (restrições), ou equações.

Um guia do desenvolvedor foi escrito para ajudar os usuários a entenderem a complexa base de código do FreeCAD e as interações entre os elementos centrais e as bancadas de trabalho individuais. O livro é hospedado no github para que múltiplos usuários possam contribuir com ele e mantê-lo atualizado.

Ampliação da documentação do bancada de trabalho FEM