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Introduzione

Questo esempio ha lo scopo di mostrare come appare una semplice analisi degli elementi finiti (FEA) e in che modo i risultati possono essere visualizzati nel modulo FEM di FreeCAD. Viene mostrato come attivare una FEA e come modificare il valore e la direzione del carico. Inoltre, poiché il file di esempio è fornito con tutte le installazioni di FreeCAD, è facile verificare se il modulo FEM è impostato correttamente.

Requisiti

• Una versione di FreeCAD compatibile con quella utilizzata per il tutorial.
• La versione installata può essere verificata nel menu Aiuto → Informazioni su FreeCAD.
• Per caricare il file di esempio non è necessario nessun altro software esterno, e neppure per visualizzare la mesh o la geometria, o per visualizzare i risultati.
• Per poter rieseguire l'analisi FEA è necessario che il software risolutore Calculix sia installato. Probabilmente il risolutore è già stato installato con FreeCAD. Se non è installato vedere la pagina Installare FEM.

Caricare l'ambiente Start

• Avviare FreeCAD
• L'ambiente Start dovrebbe essere caricato

Attivare il contenitore delle analisi

• Per lavorare con una analisi, prima si deve attivarla.
• Nella vista ad albero fare clic destro su Analisi meccanica → Attiva analisi

Il contenitore Analisi e suoi oggetti

• Se viene attivata l'analisi FreeCAD cambia l'ambiente corrente in FEM.
• Per eseguire un'analisi meccanica statica sono necessari almeno 5 oggetti.
• contenitore dell'analisi

1. un solutore
2. un materiale
3. un vincolo fissaggio
4. un vincolo forza
5. un oggetto mesh FEM

• In questo esempio sono inclusi anche i risultati quindi c'è un sesto oggetto, cioè i risultati .

Visualizzare i risultati

• Assicurarsi che l'analisi sia attivata.
• Assicurarsi che l'analisi contenga ancora l'oggetto risultato, altrimenti basta ricaricare il file di esempio.
• Nella barra degli strumenti fare clic sull'icona Mostra risultati
• Nella scheda Azioni scegliere z-Displacement. Mostra -88.443 mm nella direzione z negativo.
• Questo ha senso dal momento che anche la forza è in direzione Z negativo.
• Attivare la casella di controllo "Mostra", a fianco del cursore in basso per visualizzare lo spostamento.
• Il cursore può essere utilizzato per modificare la mesh e visualizzare la deformazione in modo semplificato.
• Scegliere tra i diversi tipi di risultati per vedere nella GUI tutti i tipi di risultati disponibili.

Eliminare i risultati

• Assicurarsi che l'analisi sia attivata.
• Per rimuovere i risultati selezionare nella barra l'icona Elimina risultati

Eseguire la FEA

• Nella vista ad albero fare doppio click sull'oggetto solver .
• Nella finestra Azioni dell'oggetto risolutore accertarsi che sia selezionata l'analisi statica.
• Nella stessa scheda, cliccare su "Scrivi il file .inp". Attendere che nella finestra del rapporto compaia la scritta "write completed".
• Cliccare su Esegui CalculiX. Poiché questa è una breve analisi dovrebbe essere eseguita in meno di un secondo.
• Nella finestra di testo dovrebbe essere stampato a caratteri verdi "CalculiX done!" e nella riga successiva "loading result sets ..."
• Se non ci sono dei messaggi di errore si è conclusa la prima FEA in FreeCAD.
• Cliccare su Chiudi nella scheda Azioni.
• Questo dovrebbe aver creato un nuovo oggetto risultato. Abbiamo già visto come visualizzare i risultati.
• Se si riceve un messaggio di errore "no solver binary" o simile quando si avvia l'analisi consultare la pagina FEM Install.

Eseguire velocemente la FEA

• Nella vista ad albero selezionare l'oggetto risolutore dell'analisi .
• Nella barra degli strumenti cliccare sull'icona Analisi rapida.
• Viene scritto il file Calculix di input, viene attivato Calculix e viene creato l'oggetto risultato.

Modificare la Direzione e il Valore del carico

• Nella vista ad albero selezionare l'oggetto mesh FEM e premere il tasto spazio.
  • Risultato: L'oggetto mesh FEM viene nascosto, e rimane visibile solo il modello geometrico.
• Nella vista ad albero fare doppio click sull'oggetto "Vincolo forza" per aprire la sua finestra Azioni.
• Nella finestra Azioni cambiare il valore del carico 500000000 N = 500 MN (nella finestra Azioni l'unità di misura della forza deve essere in N)
• Cliccare sul pulsante Direzione.
• Sul modello geometrico Cliccare su uno dei bordi lunghi in direzione x.
  • Risultato: Le frecce rosse della forza cambiano direzione e si orientano in direzione x. Esse mostrano la direzione fissata.
• Dato che la tensione deve essere applicata nel verso opposto bisogna attivare il controllo "Reverse direction".
• Le frecce rosse della forza cambiano il loro verso.
• Fare clic su OK nella finestra delle Azioni.

• Attivare la visibilità della mesh FEM selezionandola nella vista ad albero e premendo il tasto spazio.
• Abbiamo già visto come attivare un'analisi e come visualizzare i risultati.
• La deformazione in direzione x dovrebbe essere di 19.05 mm.

Cos'altro ?

• Il flusso di lavoro di base per l'ambiente FEM è finito.
• Ora si è pronti per eseguire il secondo Tutorial di FEM.
• Creeremo da soli un Calculix di una trave a sbalzo e confronteremo i risultati con la teoria delle travi.