FEM Анализ деформации консольной балки 3D (CalculiX)

This page is a translated version of the page FEM CalculiX Cantilever 3D and the translation is 54% complete.

Outdated translations are marked like this.

Other languages:

Тема
Руководство
Finite Element Analysis
Уровень
Beginner
Время для завершения
10 minutes
Авторы
Bernd
FreeCAD версия
0.16.6377 or above
Примеры файлов

Смотрите также
None

Введение

Данный пример предназначен для того, чтобы показать, как выглядит простой анализ методом конечных элементов (МКЭ/FEA) в верстаке FEM в интерфейсе FreeCAD, и как можно визуализировать результаты. Показывается, как запустить (МКЭ) и как изменить значение нагрузки и направление нагрузки. Более того, поскольку файл примера предоставляется при любой установке FreeCAD, это полезная и простая проверка, позволяющая убедиться в правильности настройки верстака FEM.

Требования

Совместимая версия FreeCAD, указанная в описании данного руководства.
Используйте Справка → О FreeCAD для просмотра версии установленного FreeCAD
Не требуется никакого внешнего программного обеспечения для загрузки файла примера, просмотра сетки и геометрии, а также для визуализации результатов.
Для повторного запуска FEA на вашем компьютере должно быть установлено программное обеспечение CalculiX. Возможно, решатель уже установлен вместе с FreeCAD. Если решатель CalculiX не установлен, см. FEM Install.

Настройка файла примера

Загрузка верстака Start

Запустите FreeCAD
Откройте верстак Start

Активация контейнера для анализа

Для работы с анализом необходимо активировать анализ.
В древе проекта щелкните правой кнопкой мыши MechanicalAnalysis → Активировать анализ

Контейнер для анализа и его объекты

Если анализ активирован, FreeCAD сам изменит текущую рабочую среду на FEM.
Для статического механического анализа необходимо как минимум 5 объектов.
контейнер анализа

решатель
материал
фиксированные ограничения
ограничения силы
сетка МКЭ

Поскольку в приведённом здесь примере так же присутствуют результаты, имеется шестой объект, результаты .

Визуализация результатов

Убедитесь, что анализ активирован.
Убедитесь, что анализ все еще содержит объект результата, если нет, просто перезагрузите файл примера.
Щелкните значок панели инструментов на Show result
В окне задач выбоерите z-Displacement. Он покажет -88.443 mm в отрицательном направлении по оси Z.
Это разумно, поскольку сила также направлена в отрицательном направлении оси Z.
Установите флажок рядом с нижним ползунком отображения смещения.
Ползунок можно использовать для изменения сетки, чтобы упростить просмотр деформации.
Выберите один из различных типов результатов, чтобы просмотреть все доступные типы результатов в графическом интерфейсе пользователя.

Удаление результатов расчета

Убедитесь, что анализ активирован.
Чтобы удалить результаты, выберите значок на панели инструментов Purge results.

Запуск анализа конечных элементов

Дважды щелкните объект решателя в древе проекта .
Убедитесь, что в панели задач объекта решателя выбран статический анализ.
Нажмите на запись файла .inp в том же окне задачи. Следите за окном журнала, пока оно не напечатает «запись завершена».
Щелкните Run CalculiX. Поскольку это очень небольшой анализ, его выполнение займет меньше секунды.
В текстовом окне зелеными буквами должно быть напечатано "CalculiX done!" а в следующей строке «загрузка наборов результатов...»
Если не было никаких сообщений об ошибках, то Вы только что закончили свой первый анализ методом конечных элементов во FreeCAD.
Щелкните Close в окне задачи.
Должен быть создан новый объект результата. Вы уже знаете как визуализировать результаты.
Если при запуске анализа вы получаете сообщение об ошибке отсутствия исполняемого файла решателя или тому подобное, проверьте установку FEM.

Быстрый запуск анализа конечных элементов

В древе проекта выберите объект решателя анализа .
На панели инструментов значка щелкните Quick Analysis.
Будет записан входной файл и запущен CalculiX, и должен быть создан объект результата.

Изменение прилагаемой силы и направления нагрузки

В древе проекта выберите объект сетки FEM и нажмите клавишу Space.
- Результат: Видимость сетки FEM будет отключена. Геометрическая модель останется видна.
В древе проекта дважды щелкните объект ограничения силы, чтобы открыть его панель задач
В окне задачи измените значение нагрузки на 500000000 N = 500 MN (Примечание: единица силы в окне задачи должна быть в N)
Нажмите кнопку Direction.
На геометрической модели щелкните по одной из длинных кромок в направлении оси x.
- Результат: Красные стрелки, показывающие силу, изменят свое направление в направлении оси x. Они указывают фиксированное направление.
Если напряжение должно быть приложено к коробке, надо активировать Reverse Direction, щелкнув по нему.
Красные стрелки силы изменят свое направление.
Нажмите в окне задач OK.

Включите видимость сетки FEM , выбрав ее в дереве и нажав клавишу Пробел.
Вы уже знаете, как запустить анализ и как визуализировать результаты.
В результате деформации смещение по оси x должно быть равно 19,05 мм.

Что дальше?

Вы усвоили простые методы работы с верстаком FEM.
Теперь вы готовы к выполнению второго задания.
Мы создадим консоль CalculiX самостоятельно и сравним результаты с теорией балки.