FEM Tutorium

Tutorium
Thema
Finite Element Analyse
Niveau
Anfänger
Zeit zum Abschluss
10 Minuten + Löserzeit
Autoren
Drei
FreeCAD-Version
0.16.6700 oder höher
Beispieldateien
Siehe auch
None

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.

Requirements

Anforderungen

• FreeCAD Version 0.16.6700 oder höher
• Netgen und/oder GMSH ist auf dem System installiert
• Im Falle von GMSH installiere Makro GMSH aus dem Erweiterungsverwalter, entwickelt von psicofil.
• Calculix ist auf dem System installiert
• Der Leser verfügt über die Grundkenntnisse zur Verwendung der Part und PartDesign Arbeitsbereich

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 FEM Workbench.
2. Select the Model → 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 Erstelle Feste FEM Beschränkung
4. Wähle die Rückseite des Würfels (Fläche auf der YZ Achse) und klicke auf OK
5. Wähle 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 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 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 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 , das in der Mechanischen Analyse enthalten ist
2. Wähle Berechnung starten aus dem Menü
3. Wähle Calculix Eingabedatei schreiben
4. Wähle Run Calculix
5. Klicke Schließen

Quick Procedure

Schnellverfahren

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

Analyzing Results

Ergebnisse analysieren

1. Wähle aus dem Objektbaum das Ergebnisse Objekt
2. Wähle 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 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.

Tutorials

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

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

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• 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

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

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

FEM

• FEM Analysis

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

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

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Constraints

• Electrostatic: Potential

• Fluid: Initial velocity, Fluid boundary, Flow velocity

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

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

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

• Solve: Calculix tools, CalculiX, Elmer, Z88; Equations: Heat, Elasticity, Electrostatic, Flux, Flow; Solver: Solver control, Solver run

• Results: Purge, Show; Postprocessing: Apply changes, Pipeline from result, Warp filter, Scalar clip filter, Function cut filter, Region clip filter, Line clip filter, Stress linearization plot, Data at point clip filter, Create functions

• Utilities: Clipping plane, Remove clipping planes; Mesh clear, Mesh display info

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

Anwenderdokumentation

• Erste Schritte
• Installation: Herunterladen, Windows, Linux, Mac, Zusätzlicher Komponenten, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
• Grundlagen: Über FreeCAD, Graphische Oberfläche, Mausbedienung, Auswahlmethoden, Objektname, Programmeinstellungen, Arbeitsbereiche, Dokumentstruktur, Objekteigenschaften, Hilf FreeCAD, Spende

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• Hilfe: Tutorien, Video Tutorien
• Arbeitsbereiche: Std Base, Arch, Draft, FEM, Image, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Path, Points, Raytracing, Reverse Engineering, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web
• Veraltete Arbeitsbereiche: Complete, Drawing, Robot

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• Erweiterung: Erweiterungsverwalter, Externe Arbeitsbereiche, Skripten und Makros

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• Hubs: Anwenderzentrum, Hauptanwenderzentrum, Entwicklerzentrum