Modulo FEM

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Workbench FEM.svg

Introduzione

Il Modulo 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.

FemWorkbench.jpg

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 un materiale per il modello da analizzare.
      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.

Dalla versione 0.15 di FreeCAD, 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 FEM per le istruzioni sulla configurazione degli strumenti esterni.

FEM Workbench workflow.svg

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

  • Fem-analysis.svg 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


  • immagine mancante Materiale rinforzato: consente di selezionare dal database i materiali rinforzati costituiti da una matrice e un rinforzo.

Geometria dell'elemento

Vincoli elettrostatici

Vincoli dei fluidi

Vincoli meccanici

  • Fem-constraint-fixed.svg Vincolo fissaggio: Serve per definire un vincolo di fissaggio su un punto, bordo o faccia (e).
  • Fem-constraint-force.svg Vincolo forza: Usato per definire una forza in N applicata uniformemente ad una faccia selezionabile, nella direzione definibile.
  • Fem-constraint-selfweight.svg Vincolo peso proprio: Utilizzato per definire una accelerazione di gravità che agisce su un modello.

Vincoli termici

  • Fem-constraint-temperature.svg Vincolo temperatura: Per definire un vincolo di temperatura limite su un punto, bordo o faccia (e).

Menu Mesh

Menu Solutore

  • Fem-solver.svg Solutore Calculix CCX tools: Crea un nuovo solutore per questa analisi. Nella maggior parte dei casi viene creato il risolutore unitamente all'analisi.

Menu Risultati

Menu: Utilità

Menu contestuale

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.

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 solutore predefinito utilizzato nel workbench per l'analisi strutturale.

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

Progetto FEM: ulteriori informazioni sul sistema di unità, limitazioni, e le idee di sviluppo e la tabella di marcia dell'ambiente.

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 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 sviluppatore. 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.

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