FEM Tutorium

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Introduction

Einführung

Dieses Tutorium soll den Leser in den grundlegenden Arbeitsablauf des FEM Arbeitsbereichs sowie in die meisten Werkzeuge einführen, die zur Durchführung einer statischen Analyse zur Verfügung stehen.

FEM tutorial result.png

Requirements

Anforderungen

Prozedur

Modeling

Modellierung

In diesem Beispiel wird ein Würfel als Studienobjekt verwendet, aber stattdessen können auch Modelle verwendet werden, die in den Part oder PartDesign Arbeitsbereichen erstellt wurden.

  1. Erstelle ein neues Dokument
  2. Aktiviere den Formteil Arbeitsbereichs
  3. Erstelle einen Würfel
  4. Ändere seine Abmessungen wie folgt:
    1. Höhe: 1.000 mm
    2. Länge: 8.000 mm
    3. Breite: 1.000 mm

Wir haben nun ein Modell, mit dem wir im Folgenden arbeiten können.

Creating the Analysis

  1. Activate the Workbench FEM.svg FEM Workbench.
  2. Select the Model → FEM Analysis.svg Analysis container‏‎ option from the menu.

Constraints and Forces

Beschränkungen und Kräfte

  1. Blende das Netz in der Baumansicht aus.
  2. Zeige das Originalmodell
  3. Wähle FEM FixedConstraint.png Erstelle Feste FEM Beschränkung
  4. Wähle die Rückseite des Würfels (Fläche auf der YZ Achse) und klicke auf OK
  5. Wähle FEM ForceConstraint.png Erstelle FEM Kraftbeschränkung
  6. Wähle die Vorderseite des Würfels (die Seite parallel zur Rückseite) und setze den Wert Flächenbelastung auf 9000000,00
  7. Setze die Richtung auf -Z, durch Anwahl einer der Flächenkanten parallel zu dieser Richtung.
  8. Klicke auf OK.

Wir haben jetzt die Beschränkungen und Kräfte für unsere statische Studie festgelegt.

Material

Letzte Vorbereitungen

  1. Wähle FEM Material.png Mechanisches Material... und wähle als Material Calculix
  2. Klicke OK

Meshing

It is recommended to make a mesh as the last step in the analysis preparations due to association to a geometry in FreeCAD. Depending on FreeCAD installation, there can be Netgen or GMSH meshers, you can use any of them.

Netgen

Erstellen der Analyse

Netgen

  1. Wähle das Modell
  2. Klicke auf FEM Analysis.png Neue mechanische Analyse aus dem Menü, um eine Analyse aus dem ausgewählten Objekt zu erstellen
  3. Klicke im Vernetzungsdialog auf OK

Du kannst auch ein Netz auf eine Mechanische Analyse ziehen und ablegen, die kein Netz in der Baumansicht hat.

GMSH

  1. Select the model
  2. FEM MeshGmshFromShape.svg FEM mesh from shape by Gmsh: Generates a finite element mesh for a model using Gmsh.
  3. In the meshing dialog, click Apply and OK.

Wir haben unser Objekt nun vernetzt und sind bereit, Beschränkungen und Kräfte hinzuzufügen.

Running the Solver

Standard Procedure

Ausführen des Lösers

Standardverfahren

  1. Wähle das Löserobjekt FEM Solver.png, das in der Mechanischen Analyse enthalten ist
  2. Wähle FEM Calculation.png Berechnung starten aus dem Menü
  3. Wähle Calculix Eingabedatei schreiben
  4. Wähle Run Calculix
  5. Klicke Schließen

Quick Procedure

Schnellverfahren

  1. Wähle das Löserobjekt FEM Solver.png, das in der 'Mechanischen Analyse enthalten ist
  2. Klicke auf FEM RunCalculiXccx.png Schnellanalyse.

Analyzing Results

Ergebnisse analysieren

  1. Wähle aus dem Objektbaum das Ergebnisse Objekt
  2. Wähle FEM ShowResult.png Ergebnis anzeigen
  3. Wähle unter den verschiedenen Ergebnistypen, um die Ergebnisse anzuzeigen
  4. Der Schieberegler am unteren Rand kann verwendet werden, um die Darstellung des Netzes zu ändern. Auf diese Weise können wir die Verformung, die das Objekt erfährt, visualisieren, wobei zu beachten ist, dass es sich hierbei um eine Annäherung handelt.
  5. Um die Ergebnisse zu entfernen, wähle FEM PurgeResults.png Säberungsergebnisse
Vergleich zur vorherigen Beispieldatei

Wenn du den Ergebnistyp Z Verschiebung wählst, kannst du sehen, dass der erhaltene Wert fast identisch mit dem von FreeCAD gelieferten Testbeispiel ist. Unterschiede können aufgrund der Qualität des Netzes und der Anzahl der Knoten, die es besitzt, auftreten.


Wir sind nun mit dem grundlegenden Arbeitsablauf für das FEM Modul fertig.