FEM Shear of a Composite Block/ro: Difference between revisions

From FreeCAD Documentation
No edit summary
(Updating to match new version of source page)
(24 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 1: Line 1:
<languages/>
<languages/>

{{TutorialInfo/ro
{{TutorialInfo/ro
|Topic= Finite Element Analysis
|Topic= Finite Element Analysis
Line 10: Line 9:
}}
}}


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Introducere ===
=== Introducere ===
În acest tutorial, analizăm deformarea de forfecare a unui bloc compozit constând dintr-un miez rigid încorporat într-o matrice flexibilă. It demonstrates the use of BooleanFragments and CompoundFilter to create solids for the block and the matrix from two concentric cubes. This workflow ensures that separate MeshRegions, Materials and Boundary Conditions can be defined for the block and the surrounding matrix. To select internal regions we make us of the macro by Markus Hovorka (https://github.com/drhooves/SelectionTools). Rezultatele CalculiX arată în mod clar efectul nucleului rigid asupra răspunsului blocului compozit.
În acest tutorial, analizăm deformarea de forfecare a unui bloc compozit constând dintr-un miez rigid încorporat într-o matrice flexibilă.Aceasta demonstrează utilizarea BooleanFragment și CompoundFilter pentru a crea solide pentru bloc și matrice din două cuburi concentrice. Acest flux de lucru asigură faptul că pot fi definite separat MeshRegions, Materiale și Condiții de limită pentru bloc și matricea înconjurătoare. Pentru a selecta regiuni interne, vom face uz de macrocomanda lui Markus Hovorka (https://github.com/drhooves/SelectionTools). Rezultatele CalculiX arată clar efectul nucleului rigid asupra răspunsului blocului de compozit.
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Geometrie ===
=== Geometrie ===
Mai intai creeăm doua cuburi concentrice, unul cu latura având dimensiunea de 10mm și un altul cu dimensiunea de 5mm. Acest lucru se face în Atelierul "Part". Implicit, cubul este plasat la originea [0, 0, 0], astfel încât cubul mai mic trebuie redus și schimbat prin schimbarea setărilor din fila Date a panoului proprietăților. Pentru a face ca miezul să fie vizibil, Transparența blocului exterior este setată la 50 în fila Vizualizare a panoului de proprietăți. Rezultatul este prezentat mai jos.
First we create two concentric cubes, one size 10mm and the other size 5mm. This is done in the workbench "Part". By default the cube is placed at the origin [0, 0, 0], so the smaller cube needs to be scaled down and shifted by changing the settings in the Data tab of the property panel. To make the core visible, the Transparency of the outer block is set to 50 in the View tab of the property panel. The result is shown below.
</div>



[[Image:Pic1.png|700px]]
[[Image:Pic1.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">

Next highlight the two blocks in the tree and create a BooleanFragments object (Part > Split > Boolean Fragments). In the "Property Window - Data Tab" change Mode to CompSolid. Now highlight the BooleanFragments in the Object tree and create a CompoundFilter (Part > Compound > Compound Filter).
Apoi evidențiați cele două blocuri ale arborelui și creați un obiect BooleanFragments (Partea> Split> Fragmente Booleene). În fereastra "Property Window - Data Tab" schimbați modul la CompSolid. Acum, evidențiați Fragmentele Boolean din arborescența Obiect și creați un CompoundFilter (Component> Compus> Filtru Compus).
</div>



[[Image:Pic2.png|700px]]
[[Image:Pic2.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Mesh and Mesh Regions ===
=== Regiunile de plasă și ochiurile de plasă ===
From workbench FEM we create an Analysis container. This will contain all definitions required for the CalculiX analysis and its results. Note that this Analysis container needs to be activated (right-click and select "Activate analysis") whenever re-loading the file or after switching back from other analyses. To start the meshing process, highlight the CompoundFilter in the Object Tree and activate the meshing dialog "Mesh > FEM mesh from shape by Gmsh". Leave the dialog by clicking OK.
De la masa de lucru FEM vom crea un container de analiză. Aceasta va conține toate definițiile necesare pentru analiza CalculiX și rezultatele acesteia. Rețineți că acest container de analiză trebuie activat (faceți clic dreapta și selectați "Activare analiză") ori de câte ori reîncărcați fișierul sau după trecerea de la alte analize. Pentru a porni procesul de întindere, evidențiați CompoundFilter în Arborele Obiect și activați dialogul de plasare "Mesh> FEM mesh from shape by Gmsh". Lăsați dialogul făcând clic pe OK.

</div>
A Mesh object is now created in the Object Tree. Highlight this object and create a Mesh Region object via "Mesh > FEM mesh region". Open the dialog box for this Mesh Region by double clicking and tick the radio button for Solid. Next click the "Add Reference" button and select the CompoundFilter object in the Graphical Window. This should add a reference to "CompoundFilter:Solid1" in the object list of the Mesh Region. Finally specify the maximum element size for this region (5mm in the current analysis). Leave the dialog by clicking OK.


<div class="mw-translate-fuzzy">
Acum este creat un obiect Mesh în Arborele Obiect. Evidențiați acest obiect și creați un obiect din zona Mesh prin "Mesh> FEM mesh region". Deschideți caseta de dialog pentru această regiune a rețelei, dând dublu clic pe și bifați butonul radio pentru Solid. Apoi faceți clic pe butonul "Adăugați o referință" și selectați obiectul CompoundFilter din fereastra grafică. Aceasta ar trebui să adauge o trimitere la "CompoundFilter: Solid1" în lista de obiecte a regiunii Mesh. În final, specificați dimensiunea maximă a elementului pentru această regiune (5mm în analiza curentă). Lăsați dialogul făcând clic pe OK.
</div>


[[Image:Pic3.png|700px]]
[[Image:Pic3.png|700px]]


Apoi, creați un obiect Mesh nou ca mai sus și utilizați macrocomanda de selecție (comanda rapidă S, E) pentru a selecta obiectul Cube_Core din fereastra grafică. De această dată lista de referințe ar trebui să afișeze "CompoundFilter: Solid2", după cum urmează. Am ales o dimensiune maximă a elementului de 1mm.


Notă1: Selecția "CompoundFilter: Solid2" necesită selectarea uneia dintre fețele sale.
Next create a new Mesh object as above and use the selection macro (shortcut S, E) to select the Cube_Core object in the Graphical Window. This time the reference list should show "CompoundFilter:Solid2", as below. We chose a maximum element size of 1mm.

Note1: Selection of "CompoundFilter:Solid2" requires selection of one of its faces.

Note2: If you have difficulty selecting "CompoundFilter:Solid2" it may be because you forgot to set the BooleanFragments mode to CompSolid.


Notă2: Dacă aveți dificultăți la selectarea "CompoundFilter: Solid2", este posibil să fi uitat să setați modul BooleanFragments la CompSolid.


[[Image:Pic4.png|700px]]
[[Image:Pic4.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Material Assignment ===
=== Material Assignment ===
</div>


Materialul este alocat regiunilor Mesh printr-un obiect SolidMaterial. În acest tutorial le atribuim două materiale; unul pentru Matrix și unul pentru Core.


<div class="mw-translate-fuzzy">
Material is assigned to Mesh Regions via a SolidMaterial object. In this tutorial we assign two materials; one for the Matrix and one for the Core.
Începeți prin selectarea CompoundFilter în arborescența obiect. Apoi creați un obiect SolidMaterial prin opțiunea de meniu "Model> Material FEM pentru solid". Deschideți dialogul și bifați butonul radio pentru Solid, apăsați "Add Reference" și selectați obiectul CompoundFilter din fereastra grafică. Lista de referință ar trebui să afișeze acum "CompoundFilter: Solid1", ca mai înainte. Atribuiți materiale ABS pentru Matrix, cu modulele lui Young de aproximativ 1% din cele de oțel.

</div>

Start by selecting the CompoundFilter in the object tree. Then create a SolidMaterial object via menu option "Model > FEM material for solid". Open the dialog and tick the radio button for Solid, press "Add Reference" and select the CompoundFilter object from the Graphical Window. The reference list should now show "CompoundFilter:Solid1", as before. We assign ABS material to the Matrix, with a Young's modules approximately 1% that of steel.



[[Image:Pic5.png|700px]]
[[Image:Pic5.png|700px]]


Repetați procedura de mai sus pentru Core ("CompoundFilter: Solid2") cu ajutorul macrocomenzii de selecție. De data aceasta atribuim CalciX-Steel, care este mult mai rigid decât materialul ABS pentru Matrix.


<div class="mw-translate-fuzzy">
Repeat the above procedure for the Core ("CompoundFilter:Solid2") with the help of the selection macro. This time we assign CalculiX-Steel, which is much stiffer than the ABS material for the Matrix.

=== Sliding Support ===
=== Sliding Support ===
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
To create a "Simple Shear" condition for the composite block the deformations at the boundaries need to be unconstrained. To achieve this, the block is placed on a sliding support. This leaves three degrees of freedom in the plane of the support (2 translations and a rotation) and those will be constrained later. (Note: as the plane prevents warping of the face, it still induces a minor constraint, which could be eliminated by a different choice of boundary conditions). To create a sliding boundary condition add a FemConstraintDisplacement object (Model > Mechanical Constraints > Constraint displacement). With the dialog box open first select the face to which the boundary conditions is to be applied and then click the Add button. As the block is allowed to slide in the x-y plane, only the "Fixed" radio button for "Displacement z" is selected and the other radio buttons are all left as "Free".
Pentru a crea o condiție "Shear Simple" pentru blocul compozit, deformările la limite trebuie să fie neconstrânse. Pentru a realiza acest lucru, blocul este plasat pe un suport glisant. Acest lucru lasă trei grade de libertate în planul suportului (2 traduceri și o rotație) și acestea vor fi constrânse ulterior. (Notă: deoarece planul previne deformarea feței, aceasta induce încă o constrângere minoră, care ar putea fi eliminată de o altă alegere a condițiilor limită). Pentru a crea o condiție limită de alunecare, adăugați un obiect FemConstraintDisplacement (Model> Constrângeri mecanice> Deplasare constrângere). Cu caseta de dialog deschisă mai întâi selectați fața la care urmează să se aplice condițiile de graniță și apoi faceți clic pe butonul Adăugați. Pe măsură ce blocul este lăsat să alunece în planul x-y, este selectat numai butonul radio "Fixed" pentru "Displacement z", iar celelalte butoane radio sunt lăsate ca "Free".

</div>


[[Image:Pic6.png|700px]]
[[Image:Pic6.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Fixed Nodes ===
=== Fixed Nodes ===
</div>


Pentru a preveni mișcarea rigidă a corpului în planul de alunecare, trebuie eliminate trei grade independente de libertate. Pentru a realiza acest lucru, un vârf în planul de alunecare este constrâns în direcțiile x și y (eliminând 2 grade de libertate) și un vârf este fixat în direcția x (eliminând ultimul grad de libertate). În acest scop sunt create două obiecte suplimentare FemConstraintDisplacement și rezultatul este prezentat mai jos.
To prevent rigid body motion in the plane of sliding, three independent degrees of freedom need to be eliminated. To achieve this, one vertex in the plane of sliding is constrained in x and y direction (eliminating 2 degrees of freedom) and one vertex is fixed in the x direction (eliminating the last degree of freedom). For this purpose two additional FemConstraintDisplacement objects are created and the result is shown below.



[[Image:Pic7.png|700px]]
[[Image:Pic7.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== Shear Forces ===
=== Forțe de forfecare ===
The final step in the Analysis definition is the application of loads. To create a Simple Shear condition, a set of shear loads is applied as shown below. Each load is chosen as 1000 N and considering the directions of application, force and moment equilibrium is achieved for all translation and rotional degrees of freedom. In FC this requires addition of four FemConstraintForce objects (Model > Mechanical Constraints > Constraint force) - one for each face. With the dialog box open first press the Add Reference button and then select the face to which the boundary condition is to be applied (Note: this is a different sequence than with FemConstraintDisplacement). By default, this creates a set of forces perpendicular to the face (i.e. a normal force). To change this to a shear force, press the direction button and select a cube edge that runs in the desired direction. If the resulting force points in opposite direction of what is required, then select the radio button for "Reverse direction".
Ultimul pas în definirea Analizei este aplicarea încărcărilor. Pentru a crea o condiție simplă de forfecare, se aplică un set de sarcini de forfecare, după cum se arată mai jos. Fiecare sarcină este aleasă de 1000 N și având în vedere direcțiile de aplicare, forța și momentul de echilibru sunt atinse pentru toate translațiile și gradele de libertate rotative. În FC acest lucru necesită adăugarea a patru obiecte FemConstraintForce (Model> Constrângeri mecanice> Forța de constrângere) - câte una pentru fiecare față. Cu prima casetă de dialog, apăsați butonul Adăugare referință și apoi selectați fața pe care se va aplica condiția de margine (Notă: aceasta este o secvență diferită față de cea cu FemConstraintDisplacement). Implicit, aceasta creează un set de forțe perpendiculare pe față (adică o forță normală). Pentru a schimba această forță la o forță de forfecare, apăsați butonul de direcție și selectați o margine cub care merge în direcția dorită. Dacă forța rezultată indică o direcție opusă a ceea ce este necesar, apoi selectați butonul radio pentru "Direcția inversă".

</div>


[[Image:Pic8.png|700px]]
[[Image:Pic8.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== CalculiX Analysis ===
=== CalculiX Analysis ===
</div>


Acum au fost definite toate regiuni ale ochiului de plasă, condițiile materiale și limita, fiind gata să analizăm deformarea blocului cu CalculiX. Activați analiza făcând clic dreapta pe "Activare analiză", deschideți dialogul CalculiX făcând dublu clic pe obiectul CalculiXccxTools și selectați un director pentru fișierele temporare create atât de FC cât și de CCX. Scrieți fișierul de intrare CCX și verificați mesajele de avertizare sau de eroare.
Now all mesh regions, material and boundary conditions have been defined we are ready to analyse the deformation of the block with CalculiX. Activate the Analysis by right clicking "Activate analysis", open the CalculiX dialog by double clicking the CalculiXccxTools object and select a directory for the temporary files created by both FC and CCX. Write CCX Input file and check for any warning or error messages.
 



[[Image:PIC9.png|700px]]
[[Image:PIC9.png|700px]]


După aceea, analiza poate fi pornită apăsând butonul RunCalculiX. Dacă totul merge bine, fereastra de ieșire CCX ar trebui să afișeze următoarele mesaje.

After that the analysis can be started by pressing the RunCalculiX button. If all goes well, the CCX output window should show the following messages.



[[Image:Pic10.png|700px]]
[[Image:Pic10.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== CalculiX Results ===
=== CalculiX Results ===
</div>


După finalizarea analizei, dați dublu clic pe obiectul "CalciX_static_results" și selectați opțiunea "Deplasare abs". Deplasarea maximă de ~ 0,08 mm va apărea în caseta de ieșire relevantă. Deoarece deplasarea maximă este relativ mică în comparație cu dimensiunile blocului (<1% din dimensiunea blocului), deplasările trebuie să fie scalate. Acest lucru se poate face sub titlul "Deplasare" prin bifarea butonului "Afișare" și deplasarea deplasării cu un factor de -șir. 20. Deplasarea maximă va fi acum exagerată la aproximativ 20% din dimensiunea cutiei. După închiderea ferestrei de dialog, rețeaua deformată poate fi din nou vizibilă prin evidențierea obiectului Result_mesh și apăsarea barei de spațiu.
Upon completion of the analysis double click the "CalculiX_static_results" object and select the "Abs displacement" option. The maximum displacement of ~ 0.08mm will show up in the relevant output box. As the maximum displacement is relatively small compared to the dimensions of the block (<1% of the block size), the displacements need to be scaled up. This can be done under the heading "Displacement" by ticking the "Show" radio button and scaling the displacement by a factor of -say- 20. The maximum displacement will now be exaggerated to approximately 20% of the box size. After closing the dialog window, the deformed mesh can be made visible again by highlighting the Result_mesh object and pressing the space bar.



[[Image:Figure 11 Deformed Mesh.png|700px]]
[[Image:Figure 11 Deformed Mesh.png|700px]]


<div class="mw-translate-fuzzy">

To investigate the deformation of the core we have to slice the block. This can be done by creating a clip filter. To activate this functionality, we first need to create a "post processing pipeline" by highlighting the "CalculiX_static_results" object and choosing "Results > Post Pipeline from Result" from the menu. Next, with the Pipeline selected create a Warp Filter (Results > Warp filter), set Vector=Displacement and Value=20 to scale the displacement and Display Mode = "Surface with Edges", Coloring Field = "Displacement", Vector = "Magnitude" to show colored displacement contours. Press Apply and OK. As a final step add a Clip Filter (Results > Clip filter) and create a plane with origin [5.0,2.5,5.0] and normal [0,1,0], i.e. at a core face with normal in the y-direction. Tick the "Cut Cells" radio button to create a flat surface. As before set Display Mode = "Surface with Edges", Coloring Field = "Displacement", Vector = "Magnitude" to show colored displacement contours. Press Apply and OK. Finally switch the Warp Filter to invisible to only show the cut block.
Pentru a investiga deformarea nucleului, trebuie să alunecăm blocul. Acest lucru se poate face prin crearea unui filtru de clipuri. Pentru a activa această funcție, trebuie mai întâi să creați o "conductă de procesare post" prin evidențierea obiectului "CalciX_static_results" și selectând "Rezultate> Postare conducte din Rezultat" din meniu. Apoi, în cazul selectării conductei, creați un filtru Warp (Rezultate> Filtru Warp), setați Vector = Displacement și Value = 20 pentru a scala deplasarea și Modul de afișare = "Suprafață cu margini", Field Coloring = "Displacement", Vector = "Magnitude "pentru a arăta contururile de deplasare colorate. Apăsați Aplicați și OK. Ca o ultimă etapă, adăugați un Filtru de Clipuri (Rezultate> Filtru Clip) și creați un plan cu origine [5.0,2,5,5,0] și normal [0,1,0], adică la o față de bază cu normal în direcția y. Bifați butonul radio "Cut Cells" pentru a crea o suprafață plană. Așa cum a fost setat anterior Mod de afișare = "Suprafață cu marginile", câmpul Coloring = "Displacement", Vector = "Magnitude" pentru a afișa contururile de deplasare colorate. Apăsați Aplicați și OK. În cele din urmă, comutați filtrul de avertizare la invizibil pentru a afișa numai blocul tăiat.
</div>



[[Image:Figure12 Deformed Mesh Clipped View (2).png|700px]]
[[Image:Figure12 Deformed Mesh Clipped View (2).png|700px]]


Din rezultat este clar că miezul rămâne în mare parte nedeformat și ajută să reziste la deformarea matricei moi (comparați unghiul de forfecare a părții albastre cu cel al părții verzi). Ceea ce se evidențiază, de asemenea, este faptul că, în condiții de forfecare simplă, fețele blocului compozit se răsucesc, ceea ce implică faptul că starea limită alunecătoare de la baza cubului oferă o constrângere nejustificată.


<div class="mw-translate-fuzzy">
From the result it is clear that the core remains largely undeformed and helps to resist the deformation of the soft matrix (compare the shear angle of the blue colored part to that of the green colored part). What it also highlights though is that under Simple Shear conditions the faces of the composite block do warp, implying that the sliding boundary condition at the base of the cube does provide an undue constraint.


=== Further work ===
=== Further work ===
</div>


Următoarele provocări ar putea fi interesante ca un exercițiu suplimentar:


1) Corect pentru constrângerea exagerată impusă de condiția limită de alunecare
The following challenges may be interesting to take up as a further exercise:


2) Încercați să creați condiții de contact între miez și matrice pentru a vedea dacă are loc separarea
1) Correct for the undue constraint imposed by the sliding boundary condition

2) Try and create contact boundary conditions between the core and the matrix to see if separation occurs


Fișierul FC pentru acest tutorial este atașat mai jos ca un punct de pornire.
Fișierul FC pentru acest tutorial este atașat mai jos ca un punct de pornire.



https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=26517&start=20
https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=26517&start=20



Distracție Plăcută !
Distracție Plăcută !
{{Tutorials navi{{#translation:}}}}
{{clear}}
{{FEM Tools navi{{#translation:}}}}
{{Userdocnavi{{#translation:}}}}

Revision as of 11:23, 25 February 2020

Other languages:
Tutorial
Topic
Finite Element Analysis
Level
Beginner/Intermediate
Time to complete
30 minutes
Authors
HarryvL
FreeCAD version
0.17.12960 or above
Example files
See also
None

Introducere

În acest tutorial, analizăm deformarea de forfecare a unui bloc compozit constând dintr-un miez rigid încorporat într-o matrice flexibilă.Aceasta demonstrează utilizarea BooleanFragment și CompoundFilter pentru a crea solide pentru bloc și matrice din două cuburi concentrice. Acest flux de lucru asigură faptul că pot fi definite separat MeshRegions, Materiale și Condiții de limită pentru bloc și matricea înconjurătoare. Pentru a selecta regiuni interne, vom face uz de macrocomanda lui Markus Hovorka (https://github.com/drhooves/SelectionTools). Rezultatele CalculiX arată clar efectul nucleului rigid asupra răspunsului blocului de compozit.

Geometrie

Mai intai creeăm doua cuburi concentrice, unul cu latura având dimensiunea de 10mm și un altul cu dimensiunea de 5mm. Acest lucru se face în Atelierul "Part". Implicit, cubul este plasat la originea [0, 0, 0], astfel încât cubul mai mic trebuie redus și schimbat prin schimbarea setărilor din fila Date a panoului proprietăților. Pentru a face ca miezul să fie vizibil, Transparența blocului exterior este setată la 50 în fila Vizualizare a panoului de proprietăți. Rezultatul este prezentat mai jos.

Apoi evidențiați cele două blocuri ale arborelui și creați un obiect BooleanFragments (Partea> Split> Fragmente Booleene). În fereastra "Property Window - Data Tab" schimbați modul la CompSolid. Acum, evidențiați Fragmentele Boolean din arborescența Obiect și creați un CompoundFilter (Component> Compus> Filtru Compus).

Regiunile de plasă și ochiurile de plasă

De la masa de lucru FEM vom crea un container de analiză. Aceasta va conține toate definițiile necesare pentru analiza CalculiX și rezultatele acesteia. Rețineți că acest container de analiză trebuie activat (faceți clic dreapta și selectați "Activare analiză") ori de câte ori reîncărcați fișierul sau după trecerea de la alte analize. Pentru a porni procesul de întindere, evidențiați CompoundFilter în Arborele Obiect și activați dialogul de plasare "Mesh> FEM mesh from shape by Gmsh". Lăsați dialogul făcând clic pe OK.

Acum este creat un obiect Mesh în Arborele Obiect. Evidențiați acest obiect și creați un obiect din zona Mesh prin "Mesh> FEM mesh region". Deschideți caseta de dialog pentru această regiune a rețelei, dând dublu clic pe și bifați butonul radio pentru Solid. Apoi faceți clic pe butonul "Adăugați o referință" și selectați obiectul CompoundFilter din fereastra grafică. Aceasta ar trebui să adauge o trimitere la "CompoundFilter: Solid1" în lista de obiecte a regiunii Mesh. În final, specificați dimensiunea maximă a elementului pentru această regiune (5mm în analiza curentă). Lăsați dialogul făcând clic pe OK.

Apoi, creați un obiect Mesh nou ca mai sus și utilizați macrocomanda de selecție (comanda rapidă S, E) pentru a selecta obiectul Cube_Core din fereastra grafică. De această dată lista de referințe ar trebui să afișeze "CompoundFilter: Solid2", după cum urmează. Am ales o dimensiune maximă a elementului de 1mm.

Notă1: Selecția "CompoundFilter: Solid2" necesită selectarea uneia dintre fețele sale.

Notă2: Dacă aveți dificultăți la selectarea "CompoundFilter: Solid2", este posibil să fi uitat să setați modul BooleanFragments la CompSolid.

Material Assignment

Materialul este alocat regiunilor Mesh printr-un obiect SolidMaterial. În acest tutorial le atribuim două materiale; unul pentru Matrix și unul pentru Core.

Începeți prin selectarea CompoundFilter în arborescența obiect. Apoi creați un obiect SolidMaterial prin opțiunea de meniu "Model> Material FEM pentru solid". Deschideți dialogul și bifați butonul radio pentru Solid, apăsați "Add Reference" și selectați obiectul CompoundFilter din fereastra grafică. Lista de referință ar trebui să afișeze acum "CompoundFilter: Solid1", ca mai înainte. Atribuiți materiale ABS pentru Matrix, cu modulele lui Young de aproximativ 1% din cele de oțel.

Repetați procedura de mai sus pentru Core ("CompoundFilter: Solid2") cu ajutorul macrocomenzii de selecție. De data aceasta atribuim CalciX-Steel, care este mult mai rigid decât materialul ABS pentru Matrix.

Sliding Support

Pentru a crea o condiție "Shear Simple" pentru blocul compozit, deformările la limite trebuie să fie neconstrânse. Pentru a realiza acest lucru, blocul este plasat pe un suport glisant. Acest lucru lasă trei grade de libertate în planul suportului (2 traduceri și o rotație) și acestea vor fi constrânse ulterior. (Notă: deoarece planul previne deformarea feței, aceasta induce încă o constrângere minoră, care ar putea fi eliminată de o altă alegere a condițiilor limită). Pentru a crea o condiție limită de alunecare, adăugați un obiect FemConstraintDisplacement (Model> Constrângeri mecanice> Deplasare constrângere). Cu caseta de dialog deschisă mai întâi selectați fața la care urmează să se aplice condițiile de graniță și apoi faceți clic pe butonul Adăugați. Pe măsură ce blocul este lăsat să alunece în planul x-y, este selectat numai butonul radio "Fixed" pentru "Displacement z", iar celelalte butoane radio sunt lăsate ca "Free".

Fixed Nodes

Pentru a preveni mișcarea rigidă a corpului în planul de alunecare, trebuie eliminate trei grade independente de libertate. Pentru a realiza acest lucru, un vârf în planul de alunecare este constrâns în direcțiile x și y (eliminând 2 grade de libertate) și un vârf este fixat în direcția x (eliminând ultimul grad de libertate). În acest scop sunt create două obiecte suplimentare FemConstraintDisplacement și rezultatul este prezentat mai jos.

Forțe de forfecare

Ultimul pas în definirea Analizei este aplicarea încărcărilor. Pentru a crea o condiție simplă de forfecare, se aplică un set de sarcini de forfecare, după cum se arată mai jos. Fiecare sarcină este aleasă de 1000 N și având în vedere direcțiile de aplicare, forța și momentul de echilibru sunt atinse pentru toate translațiile și gradele de libertate rotative. În FC acest lucru necesită adăugarea a patru obiecte FemConstraintForce (Model> Constrângeri mecanice> Forța de constrângere) - câte una pentru fiecare față. Cu prima casetă de dialog, apăsați butonul Adăugare referință și apoi selectați fața pe care se va aplica condiția de margine (Notă: aceasta este o secvență diferită față de cea cu FemConstraintDisplacement). Implicit, aceasta creează un set de forțe perpendiculare pe față (adică o forță normală). Pentru a schimba această forță la o forță de forfecare, apăsați butonul de direcție și selectați o margine cub care merge în direcția dorită. Dacă forța rezultată indică o direcție opusă a ceea ce este necesar, apoi selectați butonul radio pentru "Direcția inversă".

CalculiX Analysis

Acum au fost definite toate regiuni ale ochiului de plasă, condițiile materiale și limita, fiind gata să analizăm deformarea blocului cu CalculiX. Activați analiza făcând clic dreapta pe "Activare analiză", deschideți dialogul CalculiX făcând dublu clic pe obiectul CalculiXccxTools și selectați un director pentru fișierele temporare create atât de FC cât și de CCX. Scrieți fișierul de intrare CCX și verificați mesajele de avertizare sau de eroare.  

După aceea, analiza poate fi pornită apăsând butonul RunCalculiX. Dacă totul merge bine, fereastra de ieșire CCX ar trebui să afișeze următoarele mesaje.

CalculiX Results

După finalizarea analizei, dați dublu clic pe obiectul "CalciX_static_results" și selectați opțiunea "Deplasare abs". Deplasarea maximă de ~ 0,08 mm va apărea în caseta de ieșire relevantă. Deoarece deplasarea maximă este relativ mică în comparație cu dimensiunile blocului (<1% din dimensiunea blocului), deplasările trebuie să fie scalate. Acest lucru se poate face sub titlul "Deplasare" prin bifarea butonului "Afișare" și deplasarea deplasării cu un factor de -șir. 20. Deplasarea maximă va fi acum exagerată la aproximativ 20% din dimensiunea cutiei. După închiderea ferestrei de dialog, rețeaua deformată poate fi din nou vizibilă prin evidențierea obiectului Result_mesh și apăsarea barei de spațiu.

Pentru a investiga deformarea nucleului, trebuie să alunecăm blocul. Acest lucru se poate face prin crearea unui filtru de clipuri. Pentru a activa această funcție, trebuie mai întâi să creați o "conductă de procesare post" prin evidențierea obiectului "CalciX_static_results" și selectând "Rezultate> Postare conducte din Rezultat" din meniu. Apoi, în cazul selectării conductei, creați un filtru Warp (Rezultate> Filtru Warp), setați Vector = Displacement și Value = 20 pentru a scala deplasarea și Modul de afișare = "Suprafață cu margini", Field Coloring = "Displacement", Vector = "Magnitude "pentru a arăta contururile de deplasare colorate. Apăsați Aplicați și OK. Ca o ultimă etapă, adăugați un Filtru de Clipuri (Rezultate> Filtru Clip) și creați un plan cu origine [5.0,2,5,5,0] și normal [0,1,0], adică la o față de bază cu normal în direcția y. Bifați butonul radio "Cut Cells" pentru a crea o suprafață plană. Așa cum a fost setat anterior Mod de afișare = "Suprafață cu marginile", câmpul Coloring = "Displacement", Vector = "Magnitude" pentru a afișa contururile de deplasare colorate. Apăsați Aplicați și OK. În cele din urmă, comutați filtrul de avertizare la invizibil pentru a afișa numai blocul tăiat.

Din rezultat este clar că miezul rămâne în mare parte nedeformat și ajută să reziste la deformarea matricei moi (comparați unghiul de forfecare a părții albastre cu cel al părții verzi). Ceea ce se evidențiază, de asemenea, este faptul că, în condiții de forfecare simplă, fețele blocului compozit se răsucesc, ceea ce implică faptul că starea limită alunecătoare de la baza cubului oferă o constrângere nejustificată.

Further work

Următoarele provocări ar putea fi interesante ca un exercițiu suplimentar:

1) Corect pentru constrângerea exagerată impusă de condiția limită de alunecare

2) Încercați să creați condiții de contact între miez și matrice pentru a vedea dacă are loc separarea

Fișierul FC pentru acest tutorial este atașat mai jos ca un punct de pornire.

https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=26517&start=20

Distracție Plăcută ! Template:Tutorials navi/ro

FEM

Constraints

User documentation
Retrieved from "http://wiki.freecad.org/index.php?title=FEM_Shear_of_a_Composite_Block/ro&oldid=629681"