FEM Modul

From FreeCAD Documentation
Revision as of 07:59, 18 September 2020 by Maker (talk | contribs)
Jump to navigation Jump to search
Other languages:
Bahasa Indonesia • ‎Deutsch • ‎English • ‎Türkçe • ‎español • ‎français • ‎hrvatski • ‎italiano • ‎polski • ‎português • ‎português do Brasil • ‎română • ‎svenska • ‎čeština • ‎русский • ‎中文 • ‎中文(中国大陆)‎ • ‎日本語
FEM Arbeitsbereichssymbol

Einleitung

Der FEM Arbeitsbereich bietet einen modernen Element Analyse (FEA) Arbeitsablauf für FreeCAD. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass alle Werkzeuge zur Durchführung einer Analyse in einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) zusammengefasst sind.

FemWorkbench.jpg

Arbeitsablauf

Die Schritte zur Durchführung einer Finite Element Analyse sind:

  1. Vorverarbeitung: Einrichten des Analyseproblems.
    1. Modellierung der Geometrie: Erstellung der Geometrie mit FreeCAD oder Import aus einer anderen Anwendung.
    2. Erstellen einer Analyse.
      1. Hinzufügen von Simulationsbeschränkungen wie Lasten und festen Stützpunkten zum geometrischen Modell.
      2. Hinzufügen von Materialien zu den Teilen aus dem geometrischen Modell.
      3. Erstellen eines Finite-Elemente-Netzes für das geometrische Modell oder Importieren aus einer anderen Anwendung.
  2. Lösen: Ausführen eines externen Lösers aus FreeCAD heraus.
  3. Nachbearbeitung: Visualisierung der Analyseergebnisse aus FreeCAD heraus oder Export der Ergebnisse, damit sie mit einer anderen Anwendung nachbearbeitet werden können.

Ab FreeCAD 0.15 kann die FEM Arbeitsbereich unter Linux, Windows und Mac OSX eingesetzt werden. Da der Arbeitsbereich mit externen Lösern arbeitet, hängt der Umfang der manuellen Einrichtung von dem Betriebssystem ab, das Sie verwenden. Siehe FEM Einrichtung für Anweisungen zum Einrichten der externen Werkzeuge.

FEM Workbench workflow.svg

Arbeitsablauf des FEM Arbeitsbereichs; der Arbeitsbereich ruft zwei externe Programme auf, um die Vernetzung eines festen Objekts und die eigentliche Lösung des Finite Element Problems durchzuführen.


Menü: Modell

  • Fem-analysis.svg Analyse Container: Erstellt einen neuen Behälter für eine mechanische Analyse. Wenn in der Baumansicht vor dem Anklicken ein Volumenkörper ausgewählt wird, wird als nächstes der Vernetzungsdialog geöffnet.

Werkstoffe


  • image is missing Verstärkter Werkstoff: Ermöglicht dir, verstärkte Werkstoffe aus der Datenbank auszuwählen, die aus einer Matrix und einer Verstärkung bestehen.
  • Arch Material Group.svg Werkstoffeditor:Ermöglicht Dir, den Werkstoffeditor zu öffnen, um Werkstoffe zu bearbeiten.

Elementgeometrie

Elektrostatische Beschränkungen

Fluidbeschränkungen

Mechanische Beschränkungen

  • Fem-constraint-fixed.svg Beschränkung fixiert: Wird verwendet, um eine fixierte Beschränkung für Punkt/Kante/Fläche(n) festzulegen.
  • Fem-constraint-contact.svg Constraint contact: Wird verwendet, um eine Kontaktbeschränkung zwischen zwei Flächen zu definieren.
  • Fem-constraint-transform.svg Constraint transform: Verwendet, um eine Transformationsbeschränkung für eine Fläche zu definieren.
  • Fem-constraint-force.svg Constraint force: Wird verwendet, um eine Kraft in [N] zu definieren, die gleichmäßig auf eine wählbare Fläche in einer definierbaren Richtung wirkt.
  • Fem-constraint-selfweight.svg Constraint self weight: Wird verwendet, um eine Schwerkraftbeschleunigung zu definieren, die auf ein Modell wirkt.
  • Fem-constraint-gear.svg Constraint gear: Wird verwendet, um eine Zahnradbeschränkung zu definieren.

Thermische Beschränkungen

  • Fem-constraint-heatflux.svg Constraint heatflux: Wird verwendet, um eine Wärmestrombeschränkung auf einer Fläche(n) zu definieren.
  • Fem-constraint-temperature.svg Constraint temperature: Wird verwendet, um eine Temperaturbeschränkung für einen Punkt/Kante/Fläche(n) zu definieren.

Menü: Netz

  • Fem-femmesh-create-node-by-poly.svg Nodes set: Creates/defines a node set from FEM mesh.

Menü: Lösen

  • Fem Solver.svg Löser Kalculix CCX Werkzeuge: Erstellt einen neuen Löser für diese Analyse. In den meisten Fällen wird der Löser zusammen mit der Analyse erstellt.
  • Fem-elmer.svg Löser Elmer: Erstellt den Löser Steuerung für Elmer. Er ist unabhängig von anderen Löser Objekten.
  • Fem-control-solver.svg Solver job control: Öffnet das Menü zum Einstellen und Starten des ausgewählten Lösers.

Menü: Ergebnisse

  • Fem-result.svg Result show: Wird verwendet, um das Ergebnis einer Analyse anzuzeigen.

Menü: Hilfsmittel

  • Preferences-fem.svg FEM Beispiele: Öffne die GUI, um auf FEM Beispiele zuzugreifen.

Kontextmenü

Einstellungen

Information

Die folgenden Seiten erläutern verschiedene Themen des FEM Arbeitsbereichs.

FEM Installieren: eine detaillierte Beschreibung, wie die im Arbeitsbereich verwendeten externen Programme eingerichtet werden.

FEM Netz: weitere Informationen zur Erlangung eines Netzes für die Finite Elemente Analyse.

FEM Löser: weitere Informationen über die verschiedenen im Arbeitsbereich verfügbaren und zukünftig einsetzbaren Löser.

FEM CalculiX: weitere Informationen zu CalculiX, dem Standard Löser, der im Arbeitsbereich für die Strukturanalyse verwendet wird.

FEM Beton: interessante Informationen zum Thema Simulation von Betonstrukturen.

FEM Projekt: weitere Informationen über das Einheitensystem, Begrenzungen und die Entwicklungsideen und den Fahrplan des Arbeitsbereichs.

Tutorien

Tutorium 1: FEM CalculiX Cantilever 3D; grundlegende, einfach unterstützte Strahlanalyse.

Tutorium 2: FEM Tutorium; einfache Spannungsanalyse einer Struktur.

Tutorium 3: FEM Tutorium Python; einrichten des Cantilever Beispiels vollständig durch Skripting in Python, einschließlich des Netzes.

Tutorium 4: FEM Scherung eines Verbundwerkstoffblocks; siehe die Verformung eines Blocks, der aus zwei Materialien besteht.

Tutorium 5: Transiente FEM Analyse

Tutorium 6: Nachbearbeitung_von_FEM-Ergebnissen_mit_Paraview

Tutorium 7: FEM Example Capacitance Two Balls; Elmer's GUI tutorium 6 "Electrostatics Capacitance Two Balls" using FEM Examples.


Gekoppelte Tutorien zur thermomechanischen Analyse von openSIM.

Videotutorium 1: FEM Video für Anfänger (einschließlich YouTube-Link)

Videotutorium 2: FEM Video für Anfänger (einschließlich YouTube-Link)

Viele Videotutorien: anisim Open Source Engineering Software (in Deutsch)

Erweiterung dea FEM Arbeitsbereichs

Der FEM Arbeitsbereich wird ständig weiterentwickelt. Ein Ziel des Projekts ist es, Wege zu finden, wie man einfach mit verschiedenen FEM Lösern interagieren kann, so dass der Endanwender den Prozess der Erstellung, Vernetzung, Simulation und Optimierung eines Konstruktionsproblems in FreeCAD rationalisieren kann.

Die folgenden Information richtet sich an fortgeschrittene Anwender und Entwickler, die den FEM Arbeitsbereich auf unterschiedliche Weise erweitern möchten. Vertrautheit mit C++ und Python werden vorausgesetzt, ebenso wie einige Kenntnisse des in FreeCAD verwendeten "Dokumentobjekt" Systems; diese Informationen sind im Verteiler für Intensivnutzer und im Verteiler für Entwickler verfügbar. Bitte beachte, dass einige Artikel zu alt und damit veraltet sein können, da sich FreeCAD in der aktiven Entwicklung befindet. Die aktuellsten Informationen werden in den FreeCAD Foren, im Bereich Entwicklung, diskutiert. Für FEM Diskussionen, Ratschläge oder Unerstützung bei der Erweiterung des Arbeitsbereichs sollte sich der Leser auf das FEM Unterforum beziehen.

In den folgenden Artikeln wird erläutert, wie der Arbeitsbereich erweitert werden kann, z.B. durch Hinzufügen neuer Arten von Randbedingungen (Beschränkungen) oder Gleichungen.

Ein Entwicklerhandbuch wurde geschrieben, um Power-Usern zu helfen, die komplexe FreeCAD-Codebasis und die Interaktionen zwischen den Kernelementen und den einzelnen Workbenches zu verstehen. Das Buch wird bei github gehostet, so dass mehrere Benutzer dazu beitragen und es auf dem neuesten Stand halten können.