Tutorial di FEM

Tutorial
Argomento
Analisi agli elementi finiti
Livello di difficoltà
base
Tempo di esecuzione
10 minuti più il tempo del solutore
Autores
Drei
Versione di FreeCAD
0.16.6700 o superiore
Files di esempio
Nessuno

Introduction

Introduzione

Questo tutorial ha lo scopo di introdurre il lettore al flusso di lavoro di base dell'ambiente FEM, nonché alla maggior parte degli strumenti disponibili per eseguire un'analisi statica.

Requirements

Requisiti

• Versione 0.16.6700 o superiore di FreeCAD.
• Netgen e/o GMSH installati nel sistema.
• Nel caso si usi GMSH installare la Macro GMSH da Addon manager, sviluppata da psicofil.
• Calculix installato nel sistema.
• Il lettore abbia le conoscenze di base per utilizzare gli ambienti Parte e PartDesign

Procedura

Modeling

Il modello

In questo esempio viene utilizzato un cubo come oggetto di studio, ma al suo posto si posssono usare i modelli creati con Parte o PartDesign.

1. Creare un nuovo documento
2. Attivare l'ambiente Part
3. Creare un cubo
4. Modificare le sue Dimensions in questi valori:
   1. Height: 1.000 mm
   2. Length: 8.000 mm
   3. Width: 1.000 mm

Ora abbiamo un modello con il quale lavorare.

Creating the Analysis

Netgen

Creare l'analisi

Netgen

1. Selezionare il modello
2. Dal menu cliccare su Nuova analisi per creare un'analisi dall'oggetto selezionato.
3. Nella finestra di meshing, fare clic su OK

È anche possibile trascinare e rilasciare in una Analisi meccanica un oggetto mesh che non dispone di un mesh all'interno della struttura ad albero.

GMSH

GMSH

Si consiglia l'utilizzo della macro di psicofil che viene utilizzata per questo esempio.

1. Attivare la macro
2. Selezionare l'oggetto che si desidera utilizzare, in questo caso il cubo
3. Attivare la casella Create Mechanical Analysis from mesh
4. Cliccare su OK

Ora abbiamo reso mesh il nostro oggetto e siamo pronti ad aggiungere i vincoli e le forze.

Constraints and Forces

Vincoli e Forze

1. Nascondere la mesh dalla Vista ad albero.
2. Visualizzare il modello originale
3. Selezionare Vincolo fissaggio FEM
4. Selezionare la faccia posteriore del cubo (la faccia sugli assi YZ) e fare clic su OK
5. Selezionare Vincolo forza FEM
6. Selezionare la faccia frontale del cubo (la faccia parallela a quella posteriore) e impostare il Carico dell'area al valore di 9000000.00
7. Impostare la Direzione -Z selezionando uno dei bordi della faccia parallela a quella direzione.
8. Cliccare su OK

Con questo abbiamo stabilito i vincoli e le forze per lo studio statico.

Final preparations

Ultimi preparativi

1. Selezionare Materiale FEM per solidi e scegliere Calculix
2. Cliccare su OK

Running the Solver

Standard Procedure

Avviare il Solver

Procedura Standard

1. Selezionare l'oggetto solver contenuto in Mechanical Analysis
2. Selezionare Calcola nel menu
3. Selezionare Write Calculix Input File
4. Selezionare Run Calculix
5. Cliccare Chiudi

Quick Procedure

Procedura veloce

1. Selezionare l'oggetto solver contenuto in Mechanical Analysis
2. Cliccare su Analisi veloce.

Analyzing Results

Risultati delle analisi

1. Selezionare l'oggetto Risultati nell'albero degli oggetti
2. Selezionare Mostra risultati
3. Scegliete tra i diversi tipi di risultati quello che si desidera visualizzare
4. Il cursore in basso può essere utilizzato per modificare la visualizzazione della mesh. Questo permette di visualizzare la deformazione subita dall'oggetto, ricordare che si tratta di una approssimazione.
5. Per azzerare i risultati selezionare Purge results

Confronto con precedenti file di esempio

Se si seleziona come tipo di risultato Z displacement, si può vedere che il valore ottenuto è quasi identico all'esempio di prova fornita da FreeCAD. Le differenze possono verificarsi a causa della qualità della mesh e del numero di nodi che possiede.

A questo punto il flusso di lavoro di base per il Modulo FEM è terminato.

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, 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 Project, FEM Concrete; FEM Element Types

User documentation

• Getting started
• Installation: Download, Windows, Linux, Mac, Additional components, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
• Basics: About FreeCAD, Interface, Mouse navigation, Selection methods, Object name, Preferences, Workbenches, Document structure, Properties, Help FreeCAD, Donate

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• Help: Tutorials, Video tutorials
• Workbenches: Std Base, Arch, Draft, FEM, Image, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Path, Points, Raytracing, Reverse Engineering, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web
• Deprecated or unmaintained workbenches: Complete, Drawing, Robot

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• Addons: Addon Manager, External workbenches, Scripting and macros

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• Hubs: User hub, Power users hub, Developer hub