Atelier FEM

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Icône de l'atelier FEM

Introduction

L'atelier FEM fournit un flux de travail moderne d'analyse par éléments finis (FEA) pour FreeCAD. Cela signifie principalement que tous les outils permettant d'effectuer une analyse sont combinés dans une seule interface utilisateur graphique (GUI).

FemWorkbench.jpg

Flux de travail

Les étapes pour effectuer une analyse d’éléments finis sont les suivantes :

  1. Prétraitement : configuration du problème d'analyse.
    1. Modélisation de la géométrie : création de la géométrie avec FreeCAD ou importation à partir d'une autre application.
    2. Créer une analyse.
      1. Ajout de contraintes de simulation telles que des charges et supports fixes au modèle géométrique.
      2. Ajout de matériaux aux pièces du modèle géométrique.
      3. Ajout d’un matériau au modèle d’analyse.
  2. Résolution : résoudre un système d'équations en utilisant un solveur externe depuis FreeCAD.
  3. Post-traitement : visualisation des résultats d'analyse depuis FreeCAD.

L'atelier FEM peut être utilisé sur les plates-formes Windows, MacOSX et Linux. Étant donné que l'atelier utilise des solveurs externes, la quantité d’installation manuelle dépend du système d’exploitation utilisé. Voir la page Installation FEM pour des instructions sur la configuration des outils externes.

FEM Workbench workflow.svg

Flux de travail de l'atelier FEM ; le plan de travail appelle deux programmes externes pour effectuer le maillage d'un objet solide et pour résoudre le problème des éléments finis

Menu : Modèle

  • FEM Analysis.svg Conteneur d'analyse : Crée un nouveau conteneur pour une analyse mécanique. Si un solide est sélectionné dans l'arborescence avant de cliquer dessus, la boîte de dialogue de maillage s'ouvrira.

Materiaux

  • FEM MaterialReinforced.svg Matériau renforcé : Permet de sélectionner dans la base de données des matériaux renforcés composés d'une matrice et d'un renfort.

Géométrie d'élément

  • FEM ElementRotation1D.svg Rotation de poutre : Utilisé pour faire pivoter les coupes transversales des éléments de poutre.

Contraintes Electrostatiques

Contraintes de fluides

Contraintes géométriques

Contraintes mécaniques

  • FEM ConstraintFixed.svg Contrainte fixe : Utilisé pour définir une contrainte fixe sur le point/bord/face(s).
  • FEM ConstraintForce.svg Contrainte de force : Utilisé pour définir une force dans [N] appliquée uniformément à une face sélectionnable dans une direction définissable.
  • FEM ConstraintSelfWeight.svg Contrainte de poids : Permet de définir une accélération de gravité agissant sur un modèle.

Contraintes thermiques

Contraintes sans solveur

Écraser des constantes

Menu : Maillage

  • FEM MeshRegion.svg Région de maillage MEF : crée une ou plusieurs zones localisées à mailler, ce qui optimise considérablement le temps d'analyse.
  • FEM MeshGroup.svg Groupe de type maillage MEF : regroupe et étiquette les éléments d'un maillage (sommet, bord, surface) ensemble, ce qui est utile pour exporter le maillage vers des solveurs externes.

Menu : Résoudre

  • FEM SolverCalculixCxxtools.svg Solveur Calculix standard : Crée un nouveau solveur pour cette analyse. Dans la plupart des cas, le solveur est créé avec l'analyse.
  • FEM SolverElmer.svg Solveur Elmer : Crée le contrôleur de solveur pour Elmer. Il est indépendant des autres objets du solveur.
  • FEM SolverRun.svg Résolution : Lance le solveur sélectionné de l'analyse active.

Menu : Résultats

Menu : Utilitaires

  • FEM Examples.svg FEM Exemples : Ouvrez l'interface graphique pour accéder aux exemples FEM.

Menu contextuel

  • FEM MeshClear.svg Supprimer maillage MEF : supprime le fichier de maillage du fichier FreeCAD. Utile pour alléger un fichier FreeCAD.

Préférences

Informations

Les pages suivantes décrivent différents sujets de l'atelier FEM.

FEM Install pour plus d'informations sur la méthode de configuration et d'utilisation de l'atelier FEM.

FEM Mesh pour plus d'informations à propos de FEM Mesh dans l'atelier FEM.

FEM Solver des informations supplémentaires sur les différents solveurs disponibles dans l’atelier et sur ceux qui pourraient être utilisés à l’avenir.

FEM CalculiX pour plus d’informations sur CalculiX, le solveur par défaut utilisé dans l'atelier pour l'analyse des structures.

FEM Concrete pour des informations sur l'analyse des structures en béton.

FEM Project pour plus de détails et d'informations sur les unités, limitations et développement sur l'atelier FEM.

Tutoriels

Tutoriel 1 : FEM CalculiX Cantilever 3D ; analyse de base sur une poutre.

Tutoriel 2 : FEM Tutoriel ; analyse de la tension dans une structure.

Tutoriel 3 : FEM Tutoriel Python ; exemple de configuration en porte-à-faux entièrement fait par scripts Python, y compris le maillage.

Tutoriel 4 : FEM Cisaillement d'un bloc composite ; voir la déformation d'un bloc composé de deux matériaux.

Tutoriel 5 : Analyse FEM transitoire

Tutoriel 6 : Post-Processing_of_FEM_Results_with_Paraview

Tutoriel 7 : Exemple FEM Capacité Deux Balles ; Tutoriel 6 GUI d'Elmer "Capacitance électrostatique deux boules" utilisant des exemples FEM.


Tutoriel analyse de couple thermique openSIM

Tutoriel vidéo 1 : Article du Forum (avec lien sur YouTube)

Tutoriel vidéo 2 : Article du Forum (avec lien sur YouTube)

Recherche de tutoriels vidéo : Article du Forum (avec lien sur YouTube en Allemand)

Extension de l'atelier FEM

L'atelier FEM est constante évolution. Un des objectifs du projet est de trouver des moyens d’interagir facilement avec divers solveurs FEM, afin que l’utilisateur final puisse rationaliser le processus de création, de maillage, de simulation et d’optimisation d’un problème de conception technique, le tout avec FreeCAD.

Les informations suivantes sont destinées aux utilisateurs expérimentés et aux développeurs qui souhaitent étendre l'atelier FEM de différentes manières. Une connaissance des langages C ++ et Python est préconisée. Une certaine connaissance du système "document objet" utilisé dans FreeCAD est également nécessaire. Ces informations sont disponibles dans la documentation des utilisateurs et le documentation des développeurs. Veuillez noter que FreeCAD étant toujours en cours de développement, certains articles peuvent être anciens et donc obsolètes. Les informations les plus récentes sont traitées dans les forums FreeCAD, dans la section Développement. Pour les discussions sur l'atelier FEM, les conseils ou l’aide pour l’extension de l’atelier reférez vous dans le subforum FEM.

Les articles suivants expliquent comment étendre l'atelier, par exemple en ajoutant de nouveaux types de conditions aux limites (contraintes) ou équations.

Un guide du développeur a été rédigé pour aider les utilisateurs expérimentés à comprendre les bases complexes du code de FreeCAD et les interactions entre les éléments centraux et les ateliers individuels. Le livre est hébergé sur github afin que plusieurs utilisateurs puissent y contribuer et le mettre à jour.

Extension de la documentation de l'atelier FEM

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