FEM Workbench/ru

Назад: Верстак Drawing

Далее: Верстак Image

Оглавление

Логотип верстака FEM

Введение

Верстак FEM предоставляет современный набор инструментов для анализа Методом Конечных Элементов (finite element analysis, FEA) в FreeCAD. В основном это означает, что все инструменты для проведения анализа объединены в один графический интерфейс пользователя (GUI).

Рабочий процесс

Шаги которые необходимо сделать для выполнению анализа методом конечных элементов:

1. Предварительная обработка: постановка задачи анализа.
   1. Моделирование геометрии: создание геометрии с помощью FreeCAD или ее импорт из другого приложения.
   2. Создание анализа.
      1. Добавление ограничений моделирования, таких как нагрузки и фиксированные опоры, к геометрической модели.
      2. Добавление материалов к деталям геометрической модели.
      3. Создание сетки конечных элементов для геометрической модели или ее импорт из другого приложения.
2. Решение: запуск внешнего решателя из FreeCAD.
3. Постобработка: визуализация результатов анализа из FreeCAD или экспорт результатов для их последующей обработки в другом приложении.

В версиях 0.15 и 0,16 FreeCAD верстак FEM может использоваться на Linux, Windows и Mac OSX. Поскольку в рабочей среде используются внешние решатели, объем ручной настройки будет зависеть от используемой вами операционной системы. См. Установка FEM для получения инструкций по настройке внешних инструментов.

Рабочий процесс FEM Workbench; верстак вызывает две внешние программы для создания сетки твердого объекта и выполнения фактического решения задачи конечных элементов

Меню: Модель

• Analysis container: Создаёт новый контейнер для механического анализа. Если перед кликом на нём было выделено твёрдое тело, будет запущен диалог создания сетки МКЭ.

Материалы

• Material for solid: Выберите материал из базы данных.

• Material for fluid: Выберите материал из базы данных.

• Nonlinear mechanical material: Выберите материал из базы данных.

• Армированный материал (бетон): Позволяет выбрать из базы данных армированные материалы, состоящие из матрицы и армирования.

• Material editor: Позволяет открыть редактор для редактирования материалов.

Геометрия элемента

• Поперечное сечение балки: Создает условие поперечного сечения балки для МКЭ.

• Вращение балки: Создает условие поворота балки для МКЭ.

• Толщины листа кровельного материала: Создает Условие толщины пластины кровельного материала для расчета МКЭ.

• Fluid section for 1D flow: Создает элемент жидкостной секции МКЭ для пневматических и гидравлических сетей.

Электростатические ограничения

• Создать электростатический потенциал: Создает граничное условие МКЭ для электростатического потенциала.

Жидкостные ограничения

• Constraint initial flow velocity: Используется для определения начальной скорости потока в области.

• Constraint flow velocity: Используется для задания скорости потока как граничного условия на кромке (2D) или грани (3D).

Геометрические Ограничения

• Constraint plane rotation: Используется для определения ограничения плоского вращения на плоской поверхности.

• Constraint sectionprint: Creates a FEM constraint sectionprint представлено в версии 0.19.

• Constraint transform: Используется для назначения ограничения трансформации на грани.

Механические ограничения

• Constraint fixed: Используется для определения ограничения с фиксацией точки/грани/поверхности.

• Constraint displacement: Используется для определения ограничений смещения для точки/грани/поверхности.

• Constraint contact: Используется для определения контактного ограничения между двумя поверхностями.

• Constraint tie: Creates a FEM constraint tie представлено в версии 0.19.

• Constraint spring: Used to define a spring. introduced in version 0.20

• Constraint force: Используется для определения силы в [N], приложенной равномерно к выбираемой поверхности в определяемом направлении.

• Constraint pressure: Используется для определения ограничения давления.

• Constraint centrif: Used to define a centrifugal body load constraint. introduced in version 0.20

• Constraint self weight: используется для определения ускорения свободного падения, действующего на модель.

Температурные ограничения

• Constraint initial temperature: Используется для определения начальной температуры тела.

• Constraint heatflux: Используется для определения ограничений тепловых потоков на поверхностях.

• Constraint temperature: Используется для определения температурных ограничений для точки/грани/поверхности.

• Задать тело, являющееся источником тепла: Создает граничное условие для МКЭ определяющее тело, являющееся источником тепла.

Ограничения без решателя

• Fluid boundary condition: Create fluid boundary condition on face entity for Computional Fluid Dynamics.

• Constraint bearing: Используется для определения подшипниковых ограничений.

• Constraint gear: Используется для определения редукторных ограничений.

• Constraint pulley: Используется для определения ограничений шкива.

Overwrite Constants

• Constant vacuum permittivity: Creates a FEM constant vacuum permittivity to overwrite standard value.

Меню: Сетка

• Cетка МКЭ из фигуры генерируемая построителем Netgen: Create a FEM mesh from a solid or face shape by Netgen internal mesher.

• Сетка МКЭ из фигуры генерируемая построителем Gmsh: Создать сетку МКЭ из фигуры с помощью генератора сетки Gmsh.

• Граничный слой сетки МКЭ: Создает граничный слой сетки МКЭ.

Translations:FEM Module/141/ru

• Область сетки МКЭ: Создать область сетки МКЭ.

• Группа сетки МКЭ: Создает группу сетки МКЭ.

• Nodes set: Creates a FEM mesh nodes set.

• FEM mesh to mesh: Преобразуйте поверхность сетки МКЭ в сетку.

Меню: Решение

• Solver CalculiX Standard: Создает новый решатель для этого анализа. В большинстве случаев решатель создается вместе с анализом.

• Решатель CalculiX (экспериментальный): Создает решатель МКЭ CalculiX (экспериментальный).

• Solver Elmer: Создает контроллер решателя для Элмера. Он не зависит от других объектов решателя.

• Solver Mystran: introduced in version 0.20

• Решатель Z88: Создает задачу для решателя МКЭ Z88 .

• Уравнение гибкости: Создает уравнение для расчета упругости МКЭ.

• Electricforce equation: Creates a FEM equation for electric forces.

• Электростатические уравнение: Создает уравнение для расчета электростатики МКЭ.

• Уравнение потока: Создает уравнение МКЭ для потока вещества.

• Flux equation: Creates a FEM equation for flux.

• Heat equation: Creates a FEM equation for heat.

• Solver job control: Открывает меню для настройки и запуска выбранного решателя.

• Run solver calculations: Запускает выбранный решатель текущего анализа.

Меню: Результаты

• Purge results: Очищает текущие результаты расчёта (Results в древе проекта).

• Show result: Используется для показа результатов исследования (Von Mises Stress или Displacement).

• Apply changes to pipeline: Apply changes to parameters directly and not on recompute only....

• Post pipeline from result: Creates a post processing pipeline from a result object.

• Warp filter: Warp the geometry along a vector field by a certain factor.

• Scalar clip filter:

• Function cut filter:

• Region clip filter:

• Line clip filter:

• Stress linearization plot:

• Data at point clip filter:

• Filter functions:
  • 
  • 

Меню: Утилиты

• Clipping plane on face:

• Remove all clipping planes:

• Open FEM examples: Открыть графический интерфейс для доступа к примерам МКЭ.

Контекстное меню

• Clear FEM mesh:

• Display FEM mesh info:

Настройки

• Preferences...: Доступные настройки инструментов FEM.

Информация

На следующих страницах объясняются различные темы верстака FEM.

Установка FEM: подробное описание по установке(настройке) внешних программ используемых для работы верстака.

FEM Mesh: дополнительная информация о получении сетки для анализа методом конечных элементов.

FEM Solver: дополнительная информация о различных решателях метода конечных элементов, доступных в верстаке, и о тех, которые могут быть использованы в будущем.

FEM CalculiX дополнительная информация о CalculiX, решателе по умолчанию, используемом в инструментальных средствах для расчета конструкций.

FEM Concrete: интересная информация по теме моделирования бетонных конструкций.

Tutorials

Учебники

Учебник 1: FEM CalculiX Cantilever 3D, базовый анализ балки с простой опорой.

Учебник 2: Учебник по МКЭ, простой анализ натяжения конструкции.

Учебник 3: FEM Tutorial Python, настроить пример консоли только с помощью скриптов на Python, включая сетку.

Учебник 4: FEM Shear of a Composite Block; увидеть деформацию блока, состоящего из двух материалов.

Учебник 5: Переходный анализ методом конечных элементов

Учебник 6: Постобработка результатов МКЭ с помощью Paraview

Учебник 7: FEM Example Capacitance Two Balls, Учебное пособие по графическому интерфейсу Элмера 6 «Электростатическая емкость двух шариков» с использованием примеров МКЭ.

Набор учебников по термомеханическому анализу от openSIM

Video tutorial 1: FEM video for beginner (including YouTube link)

Video tutorial 2: FEM video for beginner (including YouTube link)

Many video tutorials: anisim Open Source Engineering Software (in German)

Расширение верстака FEM

Верстак FEM находится в постоянном развитии. Цель проекта - найти способы простого взаимодействия с различными решателями МКЭ, чтобы конечный пользователь мог упростить процесс создания, построения сетки, моделирования и оптимизации задачи инженерного проектирования, и все это внутри FreeCAD.

Дальнейшая информация предназначена для опытных пользователей и разработчиков, которые хотят расширить верстак FEM. Ожидается знакомство с C ++ и Python, а также необходимы некоторые знания о системе «объект документа», используемой в FreeCAD; эта информация доступна в Центре опытных пользователей и Центре разработчиков. Обратите внимание: поскольку FreeCAD находится в активной разработке, некоторые статьи могут быть слишком старыми и, следовательно, устаревшими. Самая последняя информация обсуждается на форумах FreeCAD в разделе «Разработка». Для обсуждения FEM, советов или помощи в расширении верстака читателю следует обратиться к подфоруму FEM.

В следующих статьях объясняется, как можно расширить рабочую среду, например, путем добавления новых типов граничных условий (ограничений) или уравнений.

• Extend FEM Module
• Добавление ограничений в верстак FEM
• Учебник по добавлению уравнений в верстак FEM

Руководство разработчика было написано, чтобы помочь опытным пользователям разобраться в сложной кодовой базе FreeCAD и взаимодействиях между основными элементами и отдельными рабочими средами. Книга размещена на github, поэтому несколько пользователей могут вносить в нее свой вклад и постоянно обновлять.

• Early preview of ebook: Module developer' guide to FreeCAD source (тема форума)
• FreeCAD Mod Dev Guide (хранилище github)

Расшириенная информация о Верстаке FEM

• More information regarding extending or missing FEM documentation can be found in the forum: FEM documentation missing on the Wiki

Назад: Верстак Drawing

Далее: Верстак Image

Оглавление

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, 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

---

• 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, Draft, FEM, Image, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Path, Points, Raytracing, Reverse Engineering, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web
• Не рекомендуемые верстаки: Complete, Drawing, Robot

---

• Addons: Менеджер дополнений, Внешние верстаки, Cкрипты и макросы

---

• Hubs: Уголок пользователя, Уголок опытных пользователей, Уголок разработчиков