Poradnik dla Środowiska pracy FEM

Ćwiczenie
Temat
Analiza elementów skończonych
Poziom trudności
początkujący
Czas wykonania
10 minut + czas Solvera
Autor
Drei
wersja FreeCAD
0.16.6700 or above
Pliki z przykładami
brak

Wprowadzenie

Niniejszy poradnik ma na celu zapoznanie czytelnika z podstawowym tokiem pracy Środowiska FEM, jak również z większością dostępnych narzędzi do przeprowadzania analizy statycznej.

Wymogi

• FreeCAD w wersji 0.16.6700 lub nowszej.
• Netgen i / lub GMSH zainstalowany w systemie.
• W przypadku uzycia GMSH, zainstaluj makro GMSH z Menadzera dodatków, zaprojektowane przez psicofil.
• Calculix który jest zainstalowany w systemie.
• Czytelnik powinien posiadać podstawową wiedzę na temat korzystania z Środowisk pracy Part oraz PartDesign.

Sposób postępowania

Modelowanie

W tym przykładzie jako obiekt badania używany jest sześcian, ale zamiast niego mogą być używane modele utworzone w Środowiskach pracy Part lub PartDesign.

1. Utwórzcie nowy dokument.
2. Uruchom Środowisko pracy Part.
3. Stwórz kostkę.
4. Zmień jej wymiary na następujące:
   1. wysokość: 1.00mm
   2. długość: 8.00mm
   3. szerokość: 1.00mm

Teraz mamy model, z którym możemy pracować.

Przygotowanie analizy

Netgen

1. Zaznacz model.
2. Kliknij na przycisk Nowa analiza mechaniczna z menu, aby utworzyć analizę dla wybranego obiektu.
3. W oknie dialogowym meshhing, kliknij OK

Możesz także przeciągnąć i upuścić obiekt siatki do analizy mechanicznej, która nie występuje w widoku drzewa.

GMSH

Zaleca się korzystanie z makra użytkownika psicofil i jest ono stosowane w tym przykładzie.

1. Uruchom makro.
2. Wybierz obiekt, którego chcesz użyć, w tym przypadku jest to nasza kostka.
3. Zaznacz pole Tworzenie analizy mechanicznej z oczek siatki.
4. Kliknij na przycisk OK.

Obecnie mamy do czynienia z siatką naszego obiektu i jesteśmy gotowi do dodania wiązań i sił.

Wiązania i siły

1. Ukryj siatkę z widoku drzewa.
2. Wyświetl oryginalny model.
3. Wybierz Create FEM fixed constraint.
4. Wybierz tylną stronę kostki (strona na osi YZ) i kliknij na przycisk OK.
5. Wybierz Create FEM force constraint.
6. Wybierz przednią ścianę sześcianu (ściana równoległa do tylnej) i ustaw wartość "Obciążenie powierzchniowe" na 9000000.00.
7. Ustaw wartość Kierunek na -Z poprzez wybranie jednej z krawędzi równoległych do tego kierunku.
8. Kliknij na przycisk OK.

Ustaliliśmy teraz ograniczenia i siły dla naszych badań statycznych.

Przygotowania końcowe

1. Wybierz Mechanical material... i wybierz Calculix jako materiał.
2. Kliknij na przycisk OK.

Uruchomienie silnika Rozwiązującego

Procedura typowa

1. Wybierz obiekt solvera zawarty w Mechanical Analysis.
2. Wybierz z menu Rozpoczęcie obliczeń
3. Wybierz Write Calculix Input File.
4. Wybierz Run Calculix.
5. Kliknij w przycisk Close.

Procedura skrócona

1. Wybierz obiekt solvera zawarty w Mechanical Analysis.
2. Kliknij w Quick Analysis.

Analizowanie wyników

1. W widoku drzewa wybierz obiekt Wyniki.
2. Wybierz Show result.
3. Wybierz jeden z dostępnych typów wyników, do przeglądania.
4. Suwak na dole może być użyty do zmiany wyglądu siatki. Pozwala to na wizualizację deformacji doświadczanej przez obiekt, pamiętając, że jest to wynik przybliżony.
5. Aby usunąć wyniki wybierz Purge results.

Porównanie wyników do poprzedniej wersji pliku przykładowego

Jeśli wybierzesz typ wyniku 'Przemieszczenie Z, zobaczysz, że uzyskana wartość jest prawie identyczna jak w przykładzie testowym dostarczonym przez FreeCAD. Różnice mogą pojawić się na skutek zastosowania odmiennej jakości siatki i liczby posiadanych przez nią węzłów.

Zakończyliśmy teraz prezentacje podstawowego przepływu pracy dla Środowiska FEM.

Tutorials

• General: Tutorials, video tutorials

---

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

---

• Sketcher: Basic Sketcher tutorial, Sketcher reference
• PartDesign: Simple object, Simple object 2
• Part: Engraved text, Wiffle ball, Basic modeling, Screw threads, Placement
• TechDraw: Basic TechDraw tutorial, New template

---

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

---

• A2plus: Gripper assembly
• Assembly3: Test tutorial
• 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)

---

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

---

• 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, Fluxsolver, Flow; Solver: Solver control, Solver run

• Results: Purge, Show; Postprocessing: Apply changes, Pipeline from result, Create warp vector filter, Create scalar clip filter, Create cut filter, Create clip filter, Create data along line filter, Create linearized stresses,

Create data at point filter, Create functions

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

---

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

Centrum użytkownika

• Installation: Unix, Windows, Mac; Getting started
• Basics: About FreeCAD, Workbenches, Preferences, Document structure, Interface Customization, Properties, Mouse Model; Tutorials
• Workbenches: Arch, Draft, FEM, Image, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Path, Plot, Points, Raytracing, Reverse Engineering, Robot, Ship, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface workbench, TechDraw, Test Framework, Web

---

• Scripting: Introduction to Python, FreeCAD scripting tutorial, FreeCAD Scripting Basics, How to install macros, Gui Command, Units Modules: Builtin modules, Workbench creation, Installing more workbenches Meshes: Mesh Scripting, Mesh Module Parts: The Part Module, Topological data scripting, PythonOCC, Mesh to Part Coin scenegraph: The Coin/Inventor scenegraph, Pivy Qt interface: PySide, Using the FreeCAD GUI, Dialog creation Parametric objects: Scripted objects Other: Code snippets, Line drawing function, Embedding FreeCAD, FreeCAD vector math library, Power users hub, Python, Macros, FreeCAD Scripting Basics, Topological data scripting

---

• Deprecated workbenches: Complete, Drawing