Ambiente FEM

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L'icona dell'ambiente FEM

Introduzione

L'Ambiente FEM offre a FreeCAD un moderno flusso di lavoro per l'analisi agli elementi finiti (FEA). Questo significa che tutti gli strumenti per fare una analisi degli elementi finiti sono combinati in una GUI.

Flusso di lavoro

I passaggi per effettuare un'analisi ad elementi finiti sono:

  1. Preelaborazione: impostazione del problema di analisi.
    1. Modellazione della geometria: creazione della geometria con FreeCAD o importazione da una diversa applicazione.
    2. Creare una analisi.
      1. Aggiungere i vincoli di simulazione quali i carichi e i supporti al modello da analizzare.
      2. Aggiungere i materiali alle parti del modello geometrico.
      3. Creare un elemento mesh finito per il modello geometrico o importarlo da una diversa applicazione.
  2. Risoluzione: eseguire usando un risolutore esterno dall'interno di FreeCAD.
  3. Postelaborazione: visualizzare i risultati dell'analisi dall'interno di FreeCAD, o esportare i risultati in modo che possano essere postelaborati con un'altra applicazione.

Il modulo FEM può essere usato su piattaforme Windows, Mac OSX e Linux. Dato che il modulo FEM utilizza un risolutore esterno, la quantità di interventi manuali dipende dal sistema operativo che si sta utilizzando. Consultare la pagina Installare i componenti per l'ambiente FEM per le istruzioni sulla configurazione degli strumenti esterni.

Flusso di lavoro del Workbench FEM; il workbench chiama due programmi esterni per eseguire il meshing di un oggetto solido e risolvere il problema degli elementi finiti

Menu Modello

  • Contenitore analisi: Crea un nuovo contenitore per una analisi meccanica statica. Se invece, prima di cliccare su questo strumento, viene selezionato un solido nella vista ad albero si apre la finestra di meshing.

Materiali

Geometria dell'elemento

Electromagnetic boundary conditions

Vincoli dei fluidi

  • Vincolo velocità del flusso: Utilizzato per definire una velocità del flusso come condizione di un contorno su un bordo (2D) o una faccia (3D).

Vincoli geometrici

  • Vincolo trasforma: Utilizzato per definire un vincolo di trasformazione su una faccia.

Vincoli meccanici

  • Vincolo fissaggio: Utilizzato per definire un vincolo di fissaggio su un punto, bordo o faccia (e).
  • Legame di vincolo: Utilizzato per definire un vincolo di collegamento ("contatto vincolato") tra due facce.
  • Vincolo forza: Utilizzato per definire una forza in N applicata uniformemente ad una faccia selezionabile, nella direzione definibile.
  • Vincolo peso proprio: Utilizzato per definire una accelerazione di gravità che agisce su un modello.

Vincoli termici

  • Vincolo temperatura: Utilizzato per definire un vincolo di temperatura limite su un punto, bordo o faccia (e).

Sovrascrivere le costanti

Menu Mesh

  • Regione di mesh FEM: Crea una o più aree localizzate da meshare in modo da ottimizzare il tempo di analisi.
  • Gruppo di mesh FEM: Raggruppa ed etichetta insieme gli elementi di una mesh (vertice, bordo, superficie), utile per esportare la mesh a solutori esterni.

Menu Risolutore

Mechanical equations

Electromagnetic equations

Menu Risultati

  • Post pipeline dal risultato: utilizzato per aggiungere una nuova rappresentazione grafica dei risultati dell'analisi FEM (scala di colori e più opzioni di visualizzazione).

Filter functions

Menu: Utilità

Menu contestuale

  • Cancella mesh FEM: Elimina il file mesh dal file FreeCAD. Utile per alleggerire un file di FreeCAD.
  • Visualizza info mesh FEM: Visualizza le statistiche di base della mesh esistente - numero di nodi ed elementi di ogni tipo.

Obsolete tools

Preferenze

Informazioni

Le seguenti pagine spiegano diversi argomenti dell'ambiente FEM.

FEM Install: una descrizione dettagliata su come impostare i programmi esterni utilizzati in questo ambiente.

FEM Geometry Preparation and Meshing: tips regarding geometry preparation for FEM and meshing.

Mesh FEM: ulteriori informazioni su come ottenere una mesh per l'analisi degli elementi finiti.

FEM Solver: ulteriori informazioni sui diversi solutori disponibili nel workbench e quelli che potrebbero essere utilizzati in futuro.

FEM CalculiX: ulteriori informazioni su CalculiX, il risolutore predefinito utilizzato nel workbench per l'analisi strutturale.

FEM Concrete: informazioni interessanti sul tema della simulazione di strutture in calcestruzzo.

Tutorial

Tutorial 1: FEM CalculiX Trave a sbalzo 3D; analisi di base di una trave.

Tutorial 2: Tutorial di FEM; semplice analisi della tensione di una struttura.

Tutorial 3: FEM Tutorial Python; esempio di configurazione della trave a sbalzo interamente attraverso lo scripting in Python, inclusa la mesh.

Tutorial 4: Taglio FEM di un blocco composito; vedere la deformazione di un blocco composto da due materiali.

Tutorial 5: Analisi FEM transitoria

Tutorial 6: Post-elaborazione dei risultati FEM con Paraview

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

Tutorial di analisi meccaniche termiche di openSIM

Video Tutorial 1: Articolo nel forum (con il link YouTube)

Video Tutorial 2: Articolo nel forum (con il link YouTube)

Altri tutorial video: anisim Open Source Engineering Software (in tedesco).

Estendere l'ambiente FEM

L'ambiente FEM è in costante sviluppo. Un obiettivo del progetto è trovare i modi per interagire facilmente con i vari solutori FEM, in modo che l'utente finale possa semplificare il processo di creazione, meshing, simulazione e ottimizzazione di un problema di progettazione tecnica, tutto in FreeCAD.

Le seguenti informazioni sono rivolte agli utenti esperti e agli sviluppatori che desiderano estendere l'ambiente FEM in modi diversi. Serve avere familiarità con C++ e Python, ed è anche necessaria una certa conoscenza del sistema "document object" utilizzato in FreeCAD; queste informazioni sono disponibili nella documentazione per utenti esperti e nella documentazione per gli sviluppatori. Notare che, poiché FreeCAD è in fase di sviluppo attivo, alcuni articoli potrebbero essere vecchi e quindi obsoleti. Le informazioni più aggiornate sono discusse nel forum di FreeCAD, nella sezione Development. Per discussioni, consigli o assistenza FEM sull'estensione dell'ambiente, il fare riferimento al subforum FEM.

I seguenti articoli spiegano come è possibile estendere il workbench, ad esempio aggiungendo nuovi tipi di condizioni (vincoli) o equazioni.

Per aiutare gli utenti a comprendere la complessa base di codici di FreeCAD e le interazioni tra gli elementi principali e i singoli ambienti è stata scritta una guida per lo sviluppatore . Il libro è ospitato su github in modo che più utenti possano contribuirvi e tenerlo aggiornato.

Estensione della documentazione di FEM Workbench