FEM CalculiX Cantilever 3D/ru: Difference between revisions

Revision as of 21:00, 27 November 2020

Other languages:

Тема
Руководство
Finite Element Analysis
Уровень
Beginner
Время для завершения
10 minutes
Авторы
Bernd
FreeCAD версия
0.16.6377 or above
Примеры файлов

Смотрите также
None

Введение

Этот пример предназначен для того, чтобы показать, как выглядит простой анализ методом конечных элементов (МКЭ/FEA) в верстаке FEM в интерфейсе FreeCAD, и как можно визуализировать результаты. Показывается, как запустить (МКЭ) и как изменить значение нагрузки и направление нагрузки. Более того, поскольку файл примера предоставляется при любой установке FreeCAD, это полезная и простая проверка, позволяющая убедиться в правильности настройки верстака FEM.

Требования

Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании учебника.
Ипользуйте Справка → О FreeCAD для просмотра версии установленного FreeCAD
Не требуется никакого внешнего программного обеспечения для загрузки файла примера, просмотра сетки и геометрии, а также для визуализации результатов.
Для повторного запуска FEA на вашем компьютере должно быть установлено программное обеспечение CalculiX. Возможно, решатель уже установлен вместе с FreeCAD. Если решатель CalculiX не установлен, см. FEM Install.

Настройка файла примера

Загрузка верстака Start

Запустите FreeCAD
Должен быть загружен верстак Start

Загрузить файл примера

Перейдите к примерам проектов и нажмите «Загрузить пример анализа МКЭ».
Если из-за дальнейших операций некоторая геометрия, ограничения или результаты будут нарушены или удалены, просто повторите шаги, описанные выше.

Активировать контейнер анализа

Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши MechanicalAnalysis → Активировать анализ

Контейнер анализа и его объекты

Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
контейнер анализа

решатель
материал
фиксированные ограничения
ограничения силы
File:FEM Create.png сетка МКЭ

Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты .

Визуализация результатов

Убедитесь, что анализ активирован.
Убедитесь, что анализ все еще содержит объект результата, если нет, просто перезагрузите файл примера.
Щелкните значок панели инструментов на Show result
В окне задач выбоерите z-Displacement. Он покажет -88.443 mm в отрицательном направлении по оси Z.
Это разумно, поскольку сила также направлена в отрицательном направлении оси Z.
Установите флажок рядом с нижним ползунком отображения смещения.
Ползунок можно использовать для изменения сетки, чтобы упростить просмотр деформации.
Выберите один из различных типов результатов, чтобы просмотреть все доступные типы результатов в графическом интерфейсе пользователя.

Очистка Результатов

Убедитесь, что анализ активирован.
Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов Purge results.

Запуск анализа конечных элементов

Дважды щелкните объект решателя в древе проекта .
Убедитесь, что в панели задач объекта решателя выбран статический анализ.
Нажмите на запись файла .inp в том же окне задачи. Следите за окном журнала, пока оно не напечатает «запись завершена».
Щелкните Run CalculiX. Поскольку это очень небольшой анализ, его выполнение займет меньше секунды.
В текстовом окне зелеными буквами должно быть напечатано "CalculiX done!" а в следующей строке «загрузка наборов результатов...»
Если не было никаких сообщений об ошибках, то Вы только что закончили свой первый анализ методом конечных элементов во FreeCAD.
Щелкните Close в окне задачи.
Должен быть создан новый объект результата. Вы уже знаете как визуализировать результаты.
Если при запуске анализа вы получаете сообщение об ошибке отсутствия исполняемого файла решателя или тому подобное, проверьте установку FEM.

Быстрый запуск конечноэлементного анализа

В древе проекта выберите объект решателя анализа .
На панели инструментов значка щелкните Quick Analysis.
Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.

Изменение направления и значения нагрузки

В древе проекта выберите объект сетки FEM File:FEM Create.png и нажмите клавишу Space.
- Результат: Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
В древе проекта дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его панель задач
В окне задачи измените значение нагрузки на 500000000 N = 500 MN (Примечание: единица силы в окне задачи должна быть в N)
Нажмите кнопку Direction.
На геометрической модели щелкните по одной из длинных кромок в направлении оси x.
- Результат: Красные стрелки, показывающие силу, изменят свое направление в направлении оси x. Они указывают фиксированное направление.
Если напряжение должно быть приложено к коробке, надо активировать Reverse Direction, щелкнув по нему.
Красные стрелки силы изменят свое направление.
Нажмите в окне задачи OK.

Включите видимость сетки FEM File:FEM Create.png, выбрав ее в дереве и нажав клавишу Пробел.
Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
Деформация по оси x должна оказаться 19,05 мм.

Что дальше?

Теперь мы закончили с основным рабочим процессом для верстака FEM.
Теперь вы готовы проделать второй учебник FEM.
Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.

Template:Tutorials navi/ru

FEM

FEM Analysis

Materials: Solid, Fluid, Nonlinear mechanical, Reinforced (concrete); Material editor

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

Constraints

Electromagnetic: Electrostatic potential, Current density, Magnetization

Fluid: Initial flow velocity, Initial pressure, Flow velocity

Geometrical: Plane rotation, Section print, Transform

Mechanical: Fixed, Displacement, Contact, Tie, Spring, Force, Pressure, Centrif, Self weight

Thermal: Initial temperature, Heat flux, Temperature, Body heat source

Overwrite Constants: Constant vacuum permittivity

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

Solve: CalculiX Standard, Elmer, Mystran, Z88; Equations: Deformation, Elasticity, Electrostatic, Electricforce, Magnetodynamic, Magnetodynamic 2D, Flow, Flux, Heat; 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, Contours filter, Line clip filter, Stress linearization plot, Data at point clip filter, Filter function plane, Filter function sphere, Filter function cylinder, Filter function box

Utilities: Clipping plane, Remove clipping planes, Open FEM examples; Mesh clear, Mesh display info

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

Документация пользователя

Начинающим
Установка: Загрузка, Windows, Linux, Mac, Дополнительных компонентов, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
Базовая: О FreeCAD, Интерфейс, Навигация мыши, Методы выделения, Имя объекта, Настройки, Верстаки, Структура документа, Свойства, Помоги FreeCAD, Пожертвования

Помощь: Учебники, Видео учебники
Верстаки: Std Base, Arch, Assembly, CAM, Draft, FEM, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web

Addons: Менеджер дополнений, Внешние верстаки, Cкрипты и макросы

Hubs: Уголок пользователя, Уголок опытных пользователей, Уголок разработчиков

@@ Line 39: / Line 39: @@
 [[Image:FEM_example01_pic02.jpg|700px]]
+=== Контейнер анализа и его объекты ===
-=== Analysis container and its objects ===
+* Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
-* If the analysis is activated FreeCAD itself will change the current workbench to FEM.
+* Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
-* There are at least the 5 objects needed to make a static mechanical analysis.
-* [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] analysis container
+* [[Image:FEM_Analysis.png|32px]] контейнер анализа
-# [[Image:FEM_Solver.png|32px]] a solver
+# [[Image:FEM_Solver.png|32px]] решатель
-# [[Image:FEM_Material.png|32px]] a material
+# [[Image:FEM_Material.png|32px]] материал
-# [[Image:FEM_FixedConstraint.png|32px]] a fixed constraint
+# [[Image:FEM_FixedConstraint.png|32px]] фиксированные ограничения
-# [[Image:FEM_ForceConstraint.png|32px]] a force constraint
+# [[Image:FEM_ForceConstraint.png|32px]] ограничения силы
-# [[Image:FEM_Create.png|32px]] a FEM mesh
+# [[Image:FEM_Create.png|32px]] сетка МКЭ
-* Since in the example here the results are included as well there is a sixth object, the results [[Image:FEM ShowResult.png|16px]].
+* Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты [[Image:FEM ShowResult.png|16px]].
+=== Визуализация результатов ===
-=== Visualizing Results ===
+* Убедитесь, что анализ активирован.
-* Be sure the analysis is activated.
+* Убедитесь, что анализ все еще содержит объект результата, если нет, просто перезагрузите файл примера.
-* Be sure the analysis still contains the result object, if not just reload the example file.
-* Click in icon toolbar on  [[Image:FEM ShowResult.png|16px]] [[FEM_ResultShow|Show result]]
+* Щелкните значок панели инструментов на  [[Image:FEM ShowResult.png|16px]] [[FEM_ResultShow/ru|Show result]]
-* In task window choose z-Displacement. It shows -88.443 mm in negative z-direction.
+* В окне задач выбоерите z-Displacement. Он покажет -88.443 mm в отрицательном направлении по оси Z.
+* Это разумно, поскольку сила также направлена в отрицательном направлении оси Z.
-* This makes sense since the force is in negative z-direction as well.
+* Установите флажок рядом с нижним ползунком отображения смещения.
-* Activate the check box besides the bottom slider of displacement show.
+* Ползунок можно использовать для изменения сетки, чтобы упростить просмотр деформации.
-* The slider  can be used to alter the mesh to view the deformation in a simplified manner.
+* Выберите один из различных типов результатов, чтобы просмотреть все доступные типы результатов в графическом интерфейсе пользователя.
-* Choose among the different Result types to view all in the GUI available result types.
 [[Image:FEM_example01_pic03.jpg|400px]]
+=== Очистка Результатов ===
-=== Purging Results ===
+* Убедитесь, что анализ активирован.
-* Be sure the analysis is activated.
-* To remove the results select in the icon toolbar  [[Image:FEM_PurgeResults.png|32px]] [[FEM ResultsPurge|Purge results]]
+* Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов [[Image:FEM_PurgeResults.png|32px]] [[FEM ResultsPurge/ru|Purge results]].
+=== Запуск анализа конечных элементов ===
-===  Running the FEA ===
-* In [[Tree view]] double click on the solver object [[Image:FEM_Solver.png|32px]].
+* Дважды щелкните объект решателя в [[Tree view/ru|древе проекта]]  [[Image:FEM_Solver.png|32px]].
+* Убедитесь, что в [[task panel/ru|панели задач]] объекта решателя выбран статический анализ.
-* In [[task panel]] of the solver object make sure static analysis is selected.
+* Нажмите на запись файла .inp в том же окне задачи. Следите за окном журнала, пока оно не напечатает «запись завершена».
-* Click on write .inp file in the same task window. Watch the log window until it prints "write completed."
+* Щелкните {{Button|Run CalculiX}}. Поскольку это очень небольшой анализ, его выполнение займет меньше секунды.
-* Click on {{Button|Run CalculiX}}. Since this is a very small analysis it should take less than a second to run.
+* В текстовом окне зелеными буквами должно быть напечатано "CalculiX done!" а в следующей строке «загрузка наборов результатов...»
-* In the text window it should print in green letters "CalculiX done!" and in the next line "loading result sets ..."
+* Если не было никаких сообщений об ошибках, то Вы только что закончили свой первый анализ методом конечных элементов во FreeCAD.
-* You just have finished your first FEA in FreeCAD if there has not been any error message.
-* Click on {{Button|Close}} in the task window.
+* Щелкните {{Button|Close}} в окне задачи.
+* Должен быть создан новый объект результата. Вы уже знаете как визуализировать результаты.
-* A new result object should be created. You know how to visualize the results already.
+* Если при запуске анализа вы получаете сообщение об ошибке отсутствия исполняемого файла решателя или тому подобное, проверьте [[FEM_Install/ru|установку FEM]].
-* If you get an error message no solver binary or similar when triggering the analysis check [[FEM_Install|FEM Install]].
 [[Image:FEM_example01_pic04.jpg|400px]]
+=== Быстрый запуск конечноэлементного анализа ===
-===  Running the FEA the fast Way ===
-* In tree view select the solver object [[Image:FEM_Solver.png|32px]] of the analysis [[Image:FEM_Analysis.png|32px]].
+* В древе проекта выберите объект решателя [[Image:FEM_Solver.png|32px]] анализа [[Image:FEM_Analysis.png|32px]].
-* In the icon toolbar click on   [[Image:FEM_RunCalculiXccx.png|32px]] [[FEM_SolverRun|Quick Analysis]].
+* На панели инструментов значка щелкните [[Image:FEM_RunCalculiXccx.png|32px]] [[FEM_SolverRun/ru|Quick Analysis]].
+* Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.
-* The Calculix input file will be written, CalculiX will be triggered and the result object should be created.
+=== Изменение направления и значения нагрузки ===
-===  Changing Load Direction and Load Value ===
-* In [[tree view]] select the FEM mesh object [[Image:FEM_Create.png|32px]] and press the {{KEY|Space}} key.
+* В [[tree_view/ru|древе проекта]] выберите объект сетки FEM [[Image:FEM_Create.png|32px]] и нажмите клавишу {{KEY|Space}}.
+** '''Результат:''' Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
-** '''Result:''' The visibility of the FEM mesh will be turned off. The geometrical model is still visible.
+* В [[tree_view/ru|древе проекта]] дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его [[task_panel/ru|панель задач]]
-* In [[tree view]] double click on the force constraint object to open its [[task panel]]
-* In the task window change the load value to '''500000000 N = 500 MN''' ('''Note:''' force unit in task window has to be in N)
+* В окне задачи измените значение нагрузки на '''500000000 N = 500 MN''' ('''Примечание:''' единица силы в окне задачи должна быть в N)
-* Click on the {{Button|Direction}} button.
+* Нажмите кнопку {{Button|Direction}}.
+* На геометрической модели щелкните по одной из длинных кромок в направлении оси x.
-* On the geometrical model click on one of the long edges in x-direction.
+** '''Результат:''' Красные стрелки, показывающие силу, изменят свое направление в направлении оси x. Они указывают фиксированное направление.
-** '''Result:''' The red arrowsnthat illustrate force will change their direction in x-direction. They indicate the fixed direction.
+* Если напряжение должно быть приложено к коробке, надо активировать Reverse Direction, щелкнув по нему.
-* Since tension should be applied to the box the Reverse Direction needs to be triggered by clicking on it.
+* Красные стрелки силы изменят свое направление.
-* The red arrows of the force will change their direction.
-* Click on {{Button|OK}} in task window.
+* Нажмите в окне задачи {{Button|OK}}.
 [[Image:FEM_example01_pic05.jpg|700px]]
-* Turn the [[Std ToggleVisibility|visibility]] of the FEM mesh [[Image:FEM_Create.png|32px]] on by selecting it in tree view and pressing the {{Button|Space}} key.
+* Включите [[Std ToggleVisibility/ru|видимость]] сетки FEM [[Image:FEM_Create.png|32px]], выбрав ее в дереве и нажав клавишу {{Button|Пробел}}.
+* Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
-* You know how to trigger an analysis and how to visualize results already.
+* Деформация по оси x должна оказаться 19,05 мм.
-* The deformation in x-direction should be 19.05 mm.
 [[Image:FEM_example01_pic06.jpg|400px]]