Donate

Tutorial
Argomento
Aggiungere equazioni FEM
Livello di difficoltà
Tempo di esecuzione
Autori
M42kus
Versione di FreeCAD
Files di esempio
Vedere anche
Nessuno

Introduzione

In questo tutorial aggiungeremo a FreeCAD l'equazione di flusso e implementeremo il supporto per il risolutore elmer. Prima di leggere questo tutorial è necessario aver letto e compreso il tutorial Estendere il modulo FEM.

L'operazione può essere suddivisa in cinque parti:

• Nuovo tipo di equazione. Questo passaggio deve essere eseguito solo se l'equazione non esiste ancora in FreeCAD (al contrario di un'equazione già presente in FreeCAD ma non supportata dal risolutore di destinazione).
• Nuovo oggetto equazione. Aggiunta di un oggetto documento concreto che rappresenta l'equazione specifica di Elmer.
• Estendere l'oggetto risolutore. Aggiungere il supporto per la nuova equazione all'oggetto risolutore di Elmer.
• Estendere l'oggetto scrittore. Estensione dell'esportazione dell'analisi di Elmer per supportare il nuovo tipo di equazione.
• Strumento GUI per creare un'equazione. Accedere alla nuova funzione dell'equazione tramite la GUI dell'ambiente.

Nuovo tipo di equazione

In questo passaggio modificheremo il seguente file:

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

Il tipo di equazione è condiviso tra tutti gli oggetti dell'equazione dei diversi solutori. Ogni tipo ha uno specificatore di stringa (ad esempio "Heat") e un comando dedicato che aggiunge l'equazione al risolutore selezionato. Ciò consente una GUI più semplice in cui si ha un solo pulsante per l'equazione del calore che viene utilizzata per tutti i solutori supportati.

Innanzitutto, aggiungere la nuova equazione al modulo equationbase.py. Ogni equazione richiede due classi. Un proxy di documento e un proxy di visualizzazione. Queste due classi verranno successivamente utilizzate come classi base per le classi di equazioni specifiche di Elmer. Basta copiarle ed incollarle da un tipo di equazione esistente e regolare il percorso dell'icona all'interno di getIcon(self) del proxy di visualizzazione.

class FlowProxy(BaseProxy):
    pass

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

Nuovo oggetto equazione di Elmer

In questo passaggio implementeremo l'oggetto documento. Dobbiamo aggiungere un nuovo file flow.py in:

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

e modificare i seguenti file:

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

Si inizi aggiungendo il nuovo file flow.py. Questo file può essere copiato da un'equazione esistente.

Keywords

• Se la nuova equazione supporta solo parole chiave per sistemi lineari copiare il modulo femsolver/elmer/equations/elasticity.py.
• Se la nuova equazione supporta parole chiave sia per i sistemi lineari che non lineari, copiare femsolver/elmer/equations/heat.py.

L'equazione del flusso in Elmer è un'equazione potenzialmente non lineare. Ciò significa che si baserà il lavoro su heat.py.

Modifica dei file

Dopo aver copiato heat.py in flow.py, modificare flow.py in queste posizioni:

• l'argomento del nome della funzione del modulo create,
• le classi base della classe Proxy,
• l'attributo Type della classe Proxy,
• le classi 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

Quindi è necessario modificare le proprietà aggiunte tramite la funzione obj.addProperty(..) con quelle richieste dall'equazione.

Al momento della stesura di questo tutorial l'equazione del flusso di Elmer non ha proprietà speciali. Vedere l'equazione dell'elasticità di Elmer per un esempio con le proprietà.

Infine bisogna registrare una definizione makeEquationFlow in src/Mod/Fem/ObjectsFem.py duplicando una voce disponibile.

FreeCAD utilizza make per costruire il programma. Quindi si deve registrare il nuovo file del modulo (flow.py) in src/Mod/Fem/CMakeLists.txt nel modo descritto in Estendere il modulo FEM. Gli elenchi adatti possono essere facilmente trovati cercando i file dei moduli di equazioni esistenti di Elmer.

Estendere l'oggetto risolutore

In questo passaggio modificheremo il seguente file:

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

In questo momento è stato informato FreeCAD dell'esistenza di un nuovo tipo di equazione e si è anche aggiunto un comando che aggiunge questa equazione all'oggetto del risolutore selezionato. Si è anche implementato un oggetto equazione concreta per Elmer. Ciò che resta da fare ora è stabilire la connessione tra Elmer e l'equazione del flusso. Questo deve essere fatto direttamente nell'oggetto risolutore Elmer.

Registrare il modulo in cui abbiamo appena implementato il nostro nuovo oggetto equazione (flow.py) con l'identificatore dell'equazione del passaggio 1 ("Flow") nell'elenco _EQUATIONS in elmer/solver.py.

from .equations import electrostatic
+from .equations import flow

...

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

Estendere l'oggetto writer

In questo passaggio modificheremo il seguente file:

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

Questo file contiene la classe Writer che esporta l'analisi nel formato Elmer SIF.

Per ogni equazione supportata, esistono due metodi principali che gestiscono l'esportazione della rispettiva equazione. Basta copiarli tutti da un'equazione esistente e adattarli alle tue esigenze.

• _getFlowSolver
• _handleFlow

Si deve registrare il metodo _handleFlow all'interno della classe Writer:

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

...

_handleFlow può controllare una serie di altri metodi dettagliati. L'equazione di flusso utilizza i seguenti metodi dettagliati:

• _handleFlowConstants
• _handleFlowMaterial
• _handleFlowInitialVelocity
• _handleFlowBndConditions
• _handleFlowEquation

Ora è terminata la parte funzione della nuova equazione. Successivamente, si collegherà la nuova equazione tramite la GUI.

Strumento Gui per creare un'equazione

É appena stata creata una nuova classe di equazioni. Per accedervi dalla GUI FEM, si deve creare un pulsante e collegarlo alla nuova classe di equazioni. Si veda questo tutorial: Aggiungere un pulsante alla barra strumenti di FEM.