Bancada FEM

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Workbench FEM.svg

Introdução

A bancada FEM fornece um fluxo de trabalho moderno de análise de elementos finitos (FEA) para o FreeCAD. Isso significa que todas as ferramentas para fazer uma análise são combinadas em uma interface gráfica de usuário (GUI).

FemWorkbench.jpg

Fluxo de Trabalho

Os passos para realizar uma análise de elementos finitos são:

  1. Pré-processamento: configurar o problema de análise.
    1. Modelando a geometria: criar a geometria com o FreeCAD ou importando-a de um aplicativo diferente.
    2. Criando uma análise.
      1. Adicionando restrições de simulação, como cargas e suportes fixos ao modelo geométrico.
      2. Adicionando materiais às partes do modelo geométrico.
      3. Criando uma malha de elementos finitos para o modelo geométrico ou importando-os de um aplicativo diferente.
  2. Resolvendo: executando um solucionador externo de dentro do FreeCAD.# Pós-processamento: visualizar os resultados da análise a partir do FreeCAD ou exportar os resultados para que possam ser pós-processados com outra aplicação.

A partir do FreeCAD 0.15, a bancada FEM pode ser usada no Linux, Windows e Mac OSX. Como o ambiente de trabalho faz uso de solucionadores externos, a quantidade de configuração manual dependerá do sistema operacional que você está usando. Veja Instalação da FEM para instruções sobre como configurar as ferramentas externas.

FEM Workbench workflow.svg

Fluxo de trabalho da bancada FEM; a bancada chama dois programas externos para realizar o meshing de um objeto sólido e executa a solução real do problema do elemento finito


Menu: Modelo

  • Fem-analysis.svg Contêiner de análise: Cria um novo contêiner de análise mecânica. Se um sólido é selecionado na árvore de visualização antes de clicar nele, a janela de malha vai ser aberta em seguida.

Materiais


  • Material reforçado: Permite selecionar materiais reforçados constituídos por uma matriz e um reforço da base de dados.

Geometria do Elemento

Restrições Eletrostáticas

Restrições do Fluido

Restrições Mecânicas

  • Fem-constraint-fixed.svg Restrição fixa: Usada para definir uma restrição fixa em um ponto, aresta ou face.
  • Fem-constraint-force.svg Restrição de força: Usada para definir uma força em Newtons [N] aplicada uniformemente a uma face selecionável em uma direção definida.

Restrições Térmicas

Menu: Malhas

Menu: Solucionador

o menu para ajustar e iniciar o solucionador selecionado.

Menu: Resultados

Menu: Utilities

Context Menu

Preferences

Information

The following pages explain different topics of the FEM Workbench.

FEM Install: a detailed description on how to set up the external programs used in the workbench.

FEM Mesh: further information on obtaining a mesh for finite element analysis.

FEM Solver: further information on the different solvers available in the workbench, and those that could be used in the future.

FEM CalculiX: further information on CalculiX, the default solver used in the workbench for structural analysis.

FEM Concrete: interesting information on the topic of simulating concrete structures.

FEM Project: further information on the unit system, limitations, and the development ideas and roadmap of the workbench.

Tutorials

Tutorial 1: FEM CalculiX Cantilever 3D; basic simply supported beam analysis.

Tutorial 2: FEM Tutorial; simple tension analysis of a structure.

Tutorial 3: FEM Tutorial Python; set up the cantilever example entirely through scripting in Python, including the mesh.

Tutorial 4: FEM Shear of a Composite Block; see the deformation of a block that is comprised of two materials.

Coupled thermal mechanical analysis tutorials by 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)

Extending the FEM Workbench

The FEM Workbench is under constant development. An objective of the project is to find ways to easily interact with various FEM solvers, so that the end user can streamline the process of creating, meshing, simulating, and optimizing an engineering design problem, all within FreeCAD.

The following information is aimed at power users and developers who want to extend the FEM Workbench in different ways. Familiarity with C++ and Python is expected, and also some knowledge of the "document object" system used in FreeCAD is necessary; this information is available in the Power users hub and the Developer hub. Please notice that since FreeCAD is under active development, some articles may be too old, and thus obsolete. The most up to date information is discussed in the FreeCAD forums, in the Development section. For FEM discussions, advice or assistance in extending the workbench, the reader should refer to the FEM subforum.

The following articles explain how the workbench can be extended, for example, by adding new types of boundary conditions (constraints), or equations.

A developer's guide has been written to help power users in understanding the complex FreeCAD codebase and the interactions between the core elements and the individual workbenches. The book is hosted at github so multiple users can contribute to it and keep it updated.