Poradnik: Dodawanie równań w środowisku MES

Ćwiczenie
Temat
Dodawanie równań MES
Poziom trudności
Zaawansowany
Czas wykonania
1 dzień
Autorzy
JohnWang
Wersja FreeCAD
0.19
Pliki z przykładami
Nie dołączono
Zobacz również
-

Wprowadzenie

W tym poradniku dodamy równanie Flow (przepływu) do FreeCAD i zaimplementujemy wsparcie dla solvera Elmer. Upewnij się, że przeczytałeś i zrozumiałeś stronę Rozszerzenie modułu MES przed przejściem do tego poradnika.

Zadanie można podzielić na pięć części:

• Nowy typ równania. Ten krok musi być wykonany tylko jeśli równanie nie istnieje jeszcze we FreeCAD (w przeciwieństwie do równania, które jest już we FreeCAD, ale nie jest wspierane przez docelowy solver).
• Nowy obiekt równania. Dodawanie konkretnego obiektu dokumentu reprezentującego konkretne równanie solvera Elmer.
• Rozszerz obiekt solvera. Dodawanie wsparcia dla nowego równania do obiektu solvera Elmer.
• Rozszerz obiekt zapisujący równania. Rozszerzenie eksportu do solvera Elmer o wsparcie dla nowego typu równania.
• Narzędzie w GUI do tworzenia równania. Dostęp do funkcji nowego równania z poziomu GUI środowiska pracy MES.

Nowy typ równania

W tym kroku zmodyfikujemy następujący plik:

• src/Mod/Fem/femsolver/equationbase.py

Typ równania jest dzielony przez wszystkie obiekty równań różnych solverów. Każdy typ ma ciąg określający (np. "Heat" - ciepło) i dedykowane polecenie dodające równanie do wybranego solvera. To upraszcza GUI, ponieważ mamy tylko jeden przycisk dla równania ciepła, z którego korzystają wszystkie wspierane solvery.

Najpierw dodaj nowe równanie do modułu equationbase.py. Każde równanie wymaga dwóch klas. Proxy dokumentu i proxy widoku. Te dwie klasy będą później używane jako klasy bazowe dla konkretnych klas równania Elmer. Po prostu skopiuj i wklej je z istniejącego typu równania i dostosuj ścieżkę ikony w getIcon(self) proxy widoku.

class FlowProxy(BaseProxy):
    pass

class FlowViewProxy(BaseViewProxy):
    def getIcon(self):
        return ":/icons/FEM_EquationFlow.svg"

Nowy obiekt równania solvera Elmer

W tym kroku zaimplementujemy obiekt dokumentu. Musimy dodać nowy plik flow.py w:

• src/Mod/Fem/femsolver/elmer/equations/flow.py

i zmodyfikować następujące pliki:

• src/Mod/Fem/ObjectsFem.py
• src/Mod/Fem/CMakeLists.txt

Zacznijmy od dodania nowego pliku flow.py. Ten plik można skopiować z istniejącego równania.

Słowa kluczowe

• Jeśli nowe równanie wspiera tylko słowa kluczowe dla układów liniowych (linear) to skopiuj moduł femsolver/elmer/equations/elasticity.py.
• Jeśli nowe równanie wspiera słowa kluczowe dla układów liniowych (linear) i nieliniowych (non-linear) to skopiuj femsolver/elmer/equations/heat.py.

Równanie przepływu w Elmer jest potencjalnie nieliniowym równanie. Oznacza to, że oprzemy naszą pracę na heat.py.

Edycja plików

Po skopiowaniu heat.py do flow.py, dostosuj flow.py w tych lokalizacjach:

• argument name (nazwa) funkcji modułu create,
• klasy bazowe klasy Proxy,
• cechę Type klasy Proxy,
• klasy ViewProxy.

def create(doc, name="'''Flow'''"):
    return femutils.createObject(
        doc, name, Proxy, ViewProxy)

class Proxy(nonlinear.Proxy, equationbase.'''Flow'''Proxy):

    Type = "Fem::EquationElmer'''Flow'''"

    def __init__(self, obj):
        super(Proxy, self).__init__(obj)
        obj.Priority = 10

class ViewProxy(nonlinear.ViewProxy, equationbase.'''Flow'''ViewProxy):
    pass

Następnie musisz zmienić właściwości dodane przez funkcję obj.addProperty(..) na te wymagane przez równanie.

W momencie pisania tego poradnika równanie przepływu solvera Elmer nie miało żadnych specjalnych właściwości. Zobacz równanie elastyczności solvera Elmer jeśli potrzebujesz przykładu z właściwościami.

Wreszcie, należy zarejestrować definicję makeEquationFlow w src/Mod/Fem/ObjectsFem.py poprzez zduplikowanie dostępnego wpisu.

FreeCAD korzysta z make do budowania programu. Więc musimy zarejestrować plik nowego modułu (flow.py) w src/Mod/Fem/CMakeLists.txt w sposób opisany na stronie Rozszerzenie modułu MES. Odpowiednie listy można łatwo znaleźć szukając plików modułów istniejących równań solvera Elmer.

Rozszerz obiekt solvera

W tym kroku zmodyfikujemy następujący plik:

• src/Mod/Fem/femsolver/elmer/solver.py

Teraz sprawiliśmy, że FreeCAD rozpoznaje nowy typ równania a nawet dodaliśmy polecenie, które wstawia to równanie do obiektu wybranego solvera. Zaimplementowaliśmy też konkretny obiekt równania dla solvera Elmer. Pozostało utworzenie połączenia między solverem Elmer i równaniem przepływu. Należy to zrobić bezpośrednio w obiekcie solvera Elmer.

Zarejestruj moduł, w którym właśnie zaimplementowaliśmy obiekt naszego nowego równania (flow.py) z określnikiem równania z kroku 1 ("Flow") na liście _EQUATIONS w elmer/solver.py.

from .equations import electrostatic
+from .equations import flow

...

_EQUATIONS = {
    "Heat": heat,
    "Elasticity": elasticity,
+    "Flow": flow,
}

Rozszerz obiekt zapisujący równania

W tym kroku zmodyfikujemy następujący plik:

• src/Mod/Fem/femsolver/elmer/writer.py

Ten plik zawiera klasę Writer, która eksportuje analizę do formatu SIF solvera Elmer.

Dla każdego wspieranego równania są dwie główne metody eksportu. Po prostu skopiuj je wszystkie z istniejącego równania i dostosuj je do swoich potrzeb.

• _getFlowSolver
• _handleFlow

Musisz zarejestrować metodę _handleFlow w klasie Writer:

class Writer(object):
...
    def write(self):
...
        self._handleFlow()

...

_handleFlow może kontrolować serię innych złożonych metod. Nasze równanie przepływu korzysta z następujących złożonych metod:

• _handleFlowConstants
• _handleFlowMaterial
• _handleFlowInitialVelocity
• _handleFlowBndConditions
• _handleFlowEquation

Zakończyliśmy teraz część funkcji nowego równania. Następnie połączymy nowe równanie poprzez GUI.

Narzędzie w GUI do tworzenia równania

Właśnie utworzyliśmy klasę nowego równania. Aby mieć do niej dostęp z GUI środowiska pracy MES, musimy utworzyć przycisk i podłączyć go do klasy nowego równania. Tu znajduje się poradnik: Poradnik: Dodaj przycisk do paska narzędzi MES.