Ambiente de trabajo MEF

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Indice

El icono del Ambiente de trabajo MEF

Introducción

El Ambiente de trabajo MEF provee un moderno Método de los elementos finitos flujo de Análisis de Elementos Finitos (AEF) para FreeCAD. Principalmente estoy significa que todas las herramientas para hacer un Analisis de Elementos Finitos estan combinadas en una (GUI) Interface Grafica de Usuario.

Flujo de Trabajo

Los pasos para realizar un análisis de elementos finitos son:

1. Preprocesamiento: configurar el problema de análisis.
   1. Modelar la geometría: crear la geometría con FreeCAD, o importarla desde otra aplicación.
   2. Crear un análisis.
      1. Añadiendo restricciones de simulación como cargas y soportes fijos al modelo geométrico.
      2. Añadiendo materiales a las partes del modelo geométrico.
      3. Creando una malla de elementos finitos para el modelo geométrico, o importándola desde una aplicación diferente.
2. Solucionar: ejecutar un solucionador externo desde FreeCAD.
3. Solving: ejecutando un solver externo desde FreeCAD.
4. Postproceso: visualizando los resultados del análisis desde dentro de FreeCAD, o exportando los resultados para que puedan ser postprocesados con otra aplicación.

El Ambiente de trabajo MEF puede utilizarse en Linux, Windows y Mac OSX. Dado que el ambiente de trabajo hace uso de solucionadores externos, la cantidad de configuración manual dependerá del sistema operativo que esté utilizando. Ver Instalación de MEF para instrucciones sobre la configuración de las herramientas externas.

Flujo de trabajo del ambiente de trabajo MEF; el ambiente de trabajo llama a dos programas externos para realizar el mallado de un objeto sólido, y realizar la solución real del problema de elementos finitos

Menú: Modelo

• Contenedor Análisis: Crea un nuevo contenedor para un análisis mecánico. Si se selecciona un sólido en la vista de árbol antes de hacer clic en él, se abrirá a continuación el diálogo de malla.

Materiales

• Material para sólidos: Permite seleccionar un material de la base de datos.

• Material para liquidos: Permite seleccionar un material de la base de datos.

• Material mecánico no lineal: Permite seleccionar un material de la base de datos.

• Material reforzado (hormigón): Le permite seleccionar materiales reforzados compuestos por una matriz y una armadura de la base de datos.

• Editor de materiales: Te permite abrir el editor de materiales para editarlos.

Geometría Elementos

• Corte transversal de viga:

• Rotación de viga:

• Espesor de caja de placa:

• Sección de fluido para flujo 1D: Crea un elemento de sección de fluido FEM para redes neumáticas e hidráulicas.

Electromagnetic boundary conditions

• Restricción Potencial electrostático:

• Current density boundary condition: Used to define a current density. introduced in version 0.21

• Magnetization boundary condition: Used to define a magnetization. introduced in version 0.21

Restricciones Fluido

• Restricción de velocidad inicial de flujo: Utilizada para definir una velocidad de flujo inicial para el dominio.

• Initial pressure condition: Used to define an initial pressure for a body (volume). introduced in version 0.21

• Restricción de velocidad de flujo: Utilizada para definir una velocidad de flujo como condición de contorno en un borde (2D) o cara (3D).

Restricciones Geométricas

• Restricción de rotación de plano: Utilizada para definir una restricción de rotación de plano sobre una cara plana.

• Impresión de la sección de restricciones: introducido en la versión 0.19

• Restricción de transformación: Utilizada para definir una restricción de transformación en una cara.

Restricciónes Mecánicas

• Restricción fija: Utilizada para definir una restricción fija de un punto/arista/cara.

• Rigid body constraint: Used to apply the CalculiX's rigid body constraint that constrains the motion of the nodes of a selected geometrical entity to the motion of a reference point positioned by the user. introduced in version 1.0

• Restricción de desplazamiento: Utilizada para definir una restricción desplazamiento de un punto/arista/cara(s).

• Restricción de contacto: Utilizada para definir una restricción de contacto entre dos caras.

• Empate de restricciones: introducido en la versión 0.19

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

• Restricción de fuerza: Utilizada para definir una fuerza en Newtons aplicada uniformemente a una cara seleccionada en una dirección definida.

• Restricción de presión: Utilizada para definir una restricción de presión

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

• Restricción de peso propio: Utilizado para definir una aceleración de gravedad actuando sobre un modelo.

Restricciónes Térmicas

• Restricción inicial de temperatura: Utilizado para definir una restricción inicial de temperatura de un cuerpo.

• Restricción de flujo de calor: Utilizado para definir una restricción de flujo de calor sobre una(s) cara(s).

• Restricción de temperatura: Utilizado para definir una restricción de temperatura sobre un punto/arista/cara(s).

• Restricción de cuerpo de fuente de calor:

Sobrescribir Constantes

• Permisividad constante del vacío: introducido en la versión 0.19

Menú de Malla

• Malla MEF a partir de forma por Netgen:

• Malla MEF a partir de forma por Gmsh:

• Capa límite de la malla FEM:

Crea mallas anisotrópicas para realizar cálculos precisos cerca de los límites.

• Region de malla MEF: Crea una(s) zona(s) localizada(s) para mallar, lo que optimiza el tiempo de análisis.

• Grupo de malla MEF: Agrupa y etiqueta los elementos de una malla (vértice, arista, superficie), útil para exportar la malla a resolvedores externos.

• Erase Elements: Hides elements selected by a polygon from the mesh. introduced in version 1.0

• Malla MEF a malla: Convierte la superficie de una malla MEF a una malla.

Menú: Solve

• Herramientas del Solucionador CalculiX Estándar: Crea un nuevo solucionador para este analisis. En la mayoria de los casos el solucionador es creado junto con el analisis.

• Solucionador Elmer: Crea el controlador del Solucionador para Elmer. Es independiente de otros objetos solucionadores.

• Solver Mystran: Creates the solver controller for the MYSTRAN solver. introduced in version 0.20

• Solucionador Z88:

Mechanical equations

• Ecuación de elasticidad:

• Deformation equation: Equation for the Solver Elmer to perform nonlinear mechanical analyses (deformations). introduced in version 0.21

Electromagnetic equations

• Ecuación electrostatica:

• Ecuación de la fuerza eléctrica: introduced in version 0.19

• Magnetodynamic equation: Equation for the Solver Elmer to calculate magnetodynamics. introduced in version 0.21

• Magnetodynamic 2D equation: Equation for the Solver Elmer to calculate magnetodynamics in 2D. introduced in version 0.21

• Ecuación de flujo:

• Ecuación de flujo:

• Ecuación de calor:

• Control del trabajo del solucionador: Abre un nuevo menu para ajustar y iniciar el solucionador seleccionado.

• Ejecutar calculo de solucionador: Ejecuta el solucionador seleccionado del análisis activo.

Menú de Resultados

• Purga de resultados: Elimina los resultados del análisis activos.

• Mostrar resultados: Used to display the result of an analysis.

• Aplicar cambios a la canaliza:

• Pos canaliza a resultado:

• Filtro de deformación:

• Filtro de clip Escalar

• Función Filtro de corte:

• Filtro de clip de región:

• Contours filter: Used to display iso-lines (for analyses in 2D) or iso-contours. introduced in version 0.21

• Filtro clip de línea:

• Gráfico de linealización de tensiones:

• Datos en el filtro de clip de punto:

Filter functions

• Plane: Cuts the result mesh with a plane.

• Sphere: Cuts the result mesh with a sphere.

• Cylinder: Cuts the result mesh with a cylinder. introduced in version 0.21

• Box: Cuts the result mesh with a box. introduced in version 0.21

Menú: Utilidades

• Plano de recorte en la cara:

• Eliminar todos los planos de recorte:

• Abrir ejemplos MEF: Abre la interfaz gráfica de usuario para acceder a los ejemplos de MEF.

Menú de contexto

• Limpiar malla MEF: Elimina el archivo de malla del archivo de FreeCAD. Útil para aligerar un archivo de FreeCAD.

• Mostrar información de la malla MEF:

Obsolete tools

• Condición límite del fluido:

• Restricción de rodamiento: Utilizado para definir una restricción de rodamiento.

• Restricción de engrane: Utilizado para definir una restricción de engrane.

• Restricción de polea: Utilizado para definir una restricción de polea.

• Solucionador CalculiX (experimental):

• Colocar nodos: Crea/define una colocacion de nodo en una malla MEF.

Preferencias

• Preferencias...: Preferencias disponibles en las herramientas MEF.

Información

En las siguientes páginas se explican diferentes temas del ambiente de trabajo MEF.

MEF Instalación: una descripción detallada sobre cómo configurar los programas externos utilizados en el ambiente de trabajo.

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

Malla en MEF más información sobre la obtención de una malla para el análisis de elementos finitos.

Solucionador MEF: más información sobre los diferentes solvers disponibles en el banco de trabajo, y los que podrían utilizarse en el futuro.

MEF CalculiX: más información sobre CalculiX, el solucionador por defecto utilizado en el ambiente de trabajo para el análisis estructural.

Hormigón MEF interesante información sobre el tema de la simulación de estructuras de hormigón.

Tutorials

Tutoriales

Tutorial 1: MEF CalculiX Cantilever 3D; un análisis básico de los rayos de apoyo.

Tutorial 2: Tutorial MEF; un simple análisis de tensión de una estructura.

Tutorial 3: Tutorial MEF en Python; establecer el ejemplo del voladizo completamente a través de la escritura en Python, incluyendo la malla.

Tutorial 4: MEF cizalla de un bloque compuesto; ver la deformación de un bloque que está compuesto por dos materiales.

Tutorial 5: Análisis MEF transitorio

Tutorial 6: Post-proceso de los resultados de MEF con Paraview

Tutorial 7: Ejemplo MEF Capacitancia Dos Bolas; Tutorial GUI 6 de Elmer "Electrostática Capacitancia Dos Bolas" usando Ejemplos MEF.

Tutoriales de análisis termomecánico acoplado por openSIM

Video Tutorial 1 Vídeo de MEF para principiantes (incluye enlace a YouTube)

Video Tutorial 2 Vídeo de MEF para principiantes (incluye enlace a YouTube)

Más video Tutoriales anisim Software de ingeniería de código abierto (en alemán)

Extendiendo el Ambiente de trabajo MEF

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.

Los siguientes artículos explican cómo se puede ampliar el banco de trabajo, por ejemplo, añadiendo nuevos tipos de condiciones de contorno (restricciones) o ecuaciones.

• Extender modulo MEF
• Tutorial de adición de restricciones MEF
• Añadir el tutorial de la ecuación MEF

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.

• Early preview of ebook: Module developer' guide to FreeCAD source forum thread.
• FreeCAD Mod Dev Guide github repository.

Extender la documentación de Ambiente de trabajo MEF

• Se puede encontrar más información sobre la ampliación o la falta de documentación de MEF en el foro: Documentación MEF que falta en la Wiki

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Indice

FEM

• FEM Analysis

• Materials: Solid, Fluid, Nonlinear mechanical, Reinforced (concrete); Material editor

• Element geometry: Beam (1D), Beam rotation (1D), Shell (2D), Fluid flow (1D)

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Constraints

• Electromagnetic: Electrostatic potential, Current density, Magnetization

• Fluid: Initial flow velocity, Initial pressure, Flow velocity

• Geometrical: Plane rotation, Section print, Transform

• Mechanical: Fixed, Displacement, Contact, Tie, Spring, Force, Pressure, Centrif, Self weight

• Thermal: Initial temperature, Heat flux, Temperature, Body heat source

• Overwrite Constants: Constant vacuum permittivity

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• Mesh: Mesh Netgen, Mesh GMSH, Mesh boundary layer, Mesh region, Mesh group, Nodes set, Mesh to mesh

• Solve: CalculiX Standard, Elmer, Mystran, Z88; Equations: Deformation, Elasticity, Electrostatic, Electricforce, Magnetodynamic, Magnetodynamic 2D, Flow, Flux, Heat; 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, Contours filter, Line clip filter, Stress linearization plot, Data at point clip filter, Filter function plane, Filter function sphere, Filter function cylinder, Filter function box

• Utilities: Clipping plane, Remove clipping planes, Open FEM examples; Mesh clear, Mesh display info

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• Additional: Preferences; FEM Install, FEM Mesh, FEM Solver, FEM CalculiX, FEM Concrete; FEM Element Types

User documentation

• Getting started
• Installation: Download, Windows, Linux, Mac, Additional components, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
• Basics: About FreeCAD, Interface, Mouse navigation, Selection methods, Object name, Preferences, Workbenches, Document structure, Properties, Help FreeCAD, Donate

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• Help: Tutorials, Video tutorials
• Workbenches: Std Base, Assembly, BIM, CAM, Draft, FEM, Inspection, Material, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework

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• Addons: Addon Manager, External workbenches, Scripting and macros

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• Hubs: User hub, Power users hub, Developer hub