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Introduction

Cette page rassemble des informations sur le solveur d'éléments finis CalculiX, le solveur par défaut de l' atelier FEM pour l'analyse structurelle et thermo-mécanique. Selon le système d'exploitation que vous utilisez, vous devrez installer CalculiX avant de lancer votre première simulation. Veuillez voir Installation des composants requis pour l’atelier FEM.

Le solveur est capable de faire des calculs linéaires et non linéaires pour des problèmes statiques, dynamiques et thermiques. Le solveur opère sur un fichier d'entrée de type Abaqus (.inp), ce qui signifie qu'il peut être utilisé avec différents pré-processeurs prenant en charge ce format. Le programme inclut son propre pré-processeur graphique qui, toutefois, n’est pas utilisé par FreeCAD, mais uniquement par le solveur lui-même.

CalculiX est conçu pour fonctionner sur les plates-formes Unix telles que les ordinateurs Linux et Irix mais également sur MS-Windows. CalculiX a été développé par des ingénieurs de MTU Aero Engines, Munich, Allemagne, pour les aider à concevoir des machines telles que des turbines à jet. Le logiciel est actuellement disponible au public selon les termes de la GPL version 2.

Intégration à FreeCAD

L'interaction entre l'atelier FEM et CalculiX s'effectue par l'écriture et la lecture de fichiers texte. La séquence des opérations est la suivante :

1. Un fichier d'entrée CalculiX est créé avec les détails nécessaires à l'exécution de la simulation.
2. Le solveur CalculiX est démarré avec ce fichier d'entrée.
3. La sortie du solveur est enregistrée.
4. Les fichiers de sortie du solveur sont lus, s’ils sont disponibles.

L'outil FEM Réglage du solveur gère l'ensemble du processus. L'interaction de l'utilisateur dans le processus est possible.

Interface de prétraitement

Le fichier d'entrée utilisé par CalculiX peut être préparé et modifié avant le lancement du solveur. CalculiX n'utilise pas d'unités. Il incombe à l'utilisateur de s'assurer que le même système d'unités est utilisé de manière cohérente dans l'ensemble du fichier d'entrée. Les unités dans lesquelles FreeCAD génère le fichier d'entrée sont indépendantes du système d'unités défini dans le projet ou les préférences de FreeCAD. Le fichier d'entrée est toujours écrit en utilisant le système d'unités SI (mm) :

• longueur : mm,
• force : N,
• masse : tonne,
• temps : s,
• contrainte : MPa,
• énergie : mJ,
• densité : tonne/mm³.

L'interface CalculiX prend en charge les objets suivants :

Éléments finis

• Solide 3D :
  • tétraédrique : C3D4, C3D10
  • hexaédrique : C3D8(R), C3D20(R)
• Coque 3D et membrane :
  • triangulaire : S3, S6, M3D3, M3D6
  • quadrilatéral : S4(R), S8(R), M3D4(R), M3D8(R)
• Contraintes planes, déformations planes et axisymétriques en 2D :
  • triangulaire : CPS3, CPS6, CPE3, CPE6, CAX3, CAX6
  • quadrilatéral : CPS4(R), CPS8(R), CPE4(R), CPE8(R), CAX4(R), CAX8(R)
• Poutre et treillis 3D : B31(R), B32(R), T3D2, T3D3

Pour plus d'informations sur les éléments CalculiX pris en charge, voir la page FEM Maillage avec CalculiX.

Analyses

• Analyse statique linéaire et non linéaire
• Analyse de fréquence
• Analyse du flambage linéaire
• Analyse thermo-structurelle couplée et découplée, analyse de transfert thermique pur
• Analyse électrostatique

Matériaux

• Matériaux isotropes à élasticité linéaire (propriétés uniformes dans toutes les directions)
• Plasticité avec durcissement isotropique ou cinématique

Interface de post-traitement

L'atelier FEM charge les résultats de CalculiX dans l'objet résultat qui contiendra :

• Déplacements
• Contraintes
• Déformations
• Déformation plastique équivalente (PEEQ), si un matériau non linéaire a été utilisé.
• Température, pour l'analyse thermomécanique.

FreeCAD lit les résultats du fichier *.frd que CalculiX a crée. Si ces résultats contiennent plusieurs pas de temps, chaque pas de temps est importé dans FreeCAD comme un nouvel objet résultat. Le même comportement s'applique à l'analyse fréquentielle ou de flambage avec de multiples valeurs propres.

Les forces de réaction se trouvent dans ccx_dat_file, qui contient les composantes de force de réaction (fx, fy, fz) pour chaque condition limite fixe et pour chaque condition limite de déplacement, ce qui limite les degrés de liberté de translation.

En relation

• FEM Maillage avec Calculix
• Page CalculiX dans les préférences de l'atelier FEM