Donate

Wprowadzenie

Aby móc przeprowadzić analizę metodą elementów skończonych (MES) w ramach środowiska pracy MES, FreeCAD korzysta z dwóch zewnętrznych programów: jeden służy do generowania siatek, a drugi do numerycznego rozwiązywania właściwej analizy. Możesz sprawdzić, czy Twoja instalacja FreeCAD jest gotowa do przeprowadzenia analizy metodą elementów skończonych, uruchamiając przykład MES CalculiX - wspornik 3D, który jest dołączany do każdej instalacji FreeCAD od wersji 0.17.

Przepływ pracy w środowisku MES. Środowisko to wywołuje dwa zewnętrzne środowiska w celu wykonania siatkowania obiektu bryłowego oraz rozwiązania problemu metodą elementów skończonych.

Solver MES

Domyślny solver do symulacji MES to CalculiX, prosty solver do analiz strukturalnych. FreeCAD zapisuje plik wejściowy CalculiX'a, uruchamia solver i odczytuje wyniki, które mogą być zaprezentowane graficznie w rzutni programu. Oznacza to, że plik wykonywalny solvera CalculiX jest niezależny od programu FreeCAD. Ponieważ istnieje wiele programów do generowania siatek, zalecane jest najpierw zainstalowanie solvera i upewnienie się, że działa prawidłowo.

Jeśli solver jest poprawnie zainstalowany, możesz uruchomić pojedynczą komendę ccx w wierszu poleceń aby uzyskać krótką odpowiedź:

User@PC:~$ ccx

Usage: CalculiX.exe -i jobname

Jeśli solver jest zainstalowany, upewnij się, że środowisko pracy MES może znaleźć jego plik wykonywalny - przejdź do Edycja → Preferencje ... → MES → CalculiX → Szukaj w znanych katalogach bin. Jeśli sam skompilowałeś solver, odznacz tę opcję i podaj prawidłową ścieżkę do pliku wykonywalnego. Informacje dotyczące innych solverów, które mogą być używane z FreeCAD, można znaleźć na stronie MES: Solver.

Generator siatki MES

Aby utworzyć siatkę MES, FreeCAD korzysta z programu Gmsh jako domyślnego generatora siatek. W zależności od Twojego systemu operacyjnego i instalacji FreeCAD, Gmsh może być dołączony do plików instalacyjnych FreeCAD. Jeśli tak nie jest, możesz go zainstalować niezależnie i skorzystać z opcji Edycja → Preferencje → MES → Gmsh aby ustawić ścieżkę do pliku gmsh.exe.

Jeśli program jest poprawnie zainstalowany, możesz uruchomić komendę gmsh w wierszu poleceń aby otworzyć jego środowisko graficzne. To środowisko nie jest używane przez FreeCAD, ale pokazuje, że program jest zainstalowany.

User@PC:~$ gmsh -info

Version          : 3.0.6
License          : GNU General Public License
Build OS         : Linux64
Build date       : 20171107
Build host       : lgw01-amd64-034
Build options    : 64Bit Ann Bamg Bfgs Blas(Generic) Blossom C++11 Cgns Chaco DIntegration Dlopen Fltk Gmm Jpeg Kbipack Lapack(Generic) LinuxJoystick MPI MathEx Med Mesh Mmg3d Mpeg NativeFileChooser Netgen ONELAB ONELABMetamodel OpenCASCADE OpenGL OptHom Parser Plugins Png Post Python Solver TetGen/BR Tetgen Voro3D Zlib
FLTK version     : 1.3.4
OCC version      : 6.9.1
MED version      : 3.0.6
Packaged by      : buildd
Web site         : http://gmsh.info
Mailing list     : gmsh@onelab.info

Jeśli zainstalowany jest generator siatek, upewnij się, że środowisko pracy MES może znaleźć jego plik wykonywalny - przejdź do Edycja → Preferencje → MES → Gmsh → Szukaj w znanych katalogach bin. Jeśli sam skompilowałeś generator siatek, odznacz tę opcję i podaj prawidłową ścieżkę do pliku wykonywalnego. Zobacz stronę MES: Siatka aby poznać różne możliwości uzyskiwania siatek do analiz.

Netgen

Do utworzenia siatki MES możesz również skorzystać z generatora Netgen, jako alternatywy dla Gmsh. W zależności od Twojego systemu operacyjnego i instalacji FreeCAD, Netgen może być dołączony do plików instalacyjnych FreeCAD.

Jeśli program jest poprawnie zainstalowany, możesz uruchomić komendę netgen w wierszu poleceń Linux aby otworzyć jego środowisko graficzne:

User@PC:~$ netgen -V

wersja 1.0 i powyżej: Dostępna jest nowa ulepszona implementacja Netgen. Dzięki niej, Netgen może być w końcu używany z programem FreeCAD na Linux. Biblioteki Pythona dla Netgen muszą być zainstalowane aby korzystać z tej nowej implementacji:

pip install --upgrade ngsolve

Jeśli powyższe polecenie nie wystarczy, można spróbować następujących komend z konsoli Pythona we FreeCAD:

import os, subprocess
temp_dir = os.path.dirname(os.sys.executable)
py_path = os.path.join(temp_dir, "python")
subprocess.run([py_path, "-m", "pip", "install", "--user", "netgen-mesher"])

lub skompilować Netgen z kodu źródłowego. Może to być konieczne w przypadku użytkowników Windowsa i komputerów ze starymi procesorami - wyjaśnienie można znaleźć w tym wątku na forum Netgen.

wersja 1.1 i powyżej: Instalacja przy pomocy standardowej procedury (pip install --upgrade ngsolve), zgodnie z opisem na stronie instalacji Netgen powinna działać. Konieczne jest tylko ustawienie w Preferencjach ścieżki pliku wykonywalnego Pythona, dla którego zainstalowane zostały biblioteki Netgen. Domyślnie używany jest plik wykonywalny wskazany w Ogólnych ustawieniach Pythona.

wersja 1.1 i powyżej: Dzięki nowej metodzie instalacji, możliwe jest teraz również użycie pakietu python3-netgen zapewnianego przez dystrybucje Linuxa, chyba że są one nieaktualne. Przykładowo, wersja zapewniana przez Ubuntu 22.04 LTS jest zbyt stara (6.2.1905, z 2019 roku) i nie będzie działała we FreeCAD, podczas gdy wersja zapewniana przez Ubuntu 24.04 LTS to 6.2.2401 i działa we FreeCAD.

Instalacja w środowisku Windows

Paczki z programem FreeCAD dostępne na stronie pobierania zawierają już Gmsh i CalculiX, więc nie jest wymagana instalacja żadnego dodatkowego oprogramowania poza Netgen (zobacz sekcję powyżej). Lepsze, zawsze aktualne pliki wykonywalne solvera CalculiX niż te dołączone do FreeCAD, można pobrać z oficjalnej strony solvera CalculiX:

Link do pobierania ma zawsze postać taką jak https://www.dhondt.de/calculix_2.22_4win.zip, gdzie 2.22 to numer wersji.

sudo apt-get install netgen
sudo apt-get install gmsh
sudo apt-get install calculix-ccx

linux-vdso.so.1 (0x00007fffbabdc000)
 libspooles.so.2.2 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libspooles.so.2.2 (0x00007fe9bd042000)
 libpthread.so.0 => /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0 (0x00007fe9bce23000)
 libarpack.so.2 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libarpack.so.2 (0x00007fe9bcbd9000)
 liblapack.so.3 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/liblapack.so.3 (0x00007fe9bc353000)
 libgfortran.so.4 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgfortran.so.4 (0x00007fe9bbf74000)
 libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007fe9bbbd6000)
 libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fe9bb7e5000)
 libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007fe9bb5cd000)
 libmpi.so.20 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libmpi.so.20 (0x00007fe9bb2db000)
 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fe9bdaa9000)
 libblas.so.3 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libblas.so.3 (0x00007fe9bb080000)
 libopenblas.so.0 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libopenblas.so.0 (0x00007fe9b8dda000)
 libquadmath.so.0 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libquadmath.so.0 (0x00007fe9b8b9a000)
 libopen-rte.so.20 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libopen-rte.so.20 (0x00007fe9b8912000)
 libopen-pal.so.20 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libopen-pal.so.20 (0x00007fe9b8660000)
 librt.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/librt.so.1 (0x00007fe9b8458000)
 libhwloc.so.5 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libhwloc.so.5 (0x00007fe9b821b000)
 libdl.so.2 => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00007fe9b8017000)
 libutil.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libutil.so.1 (0x00007fe9b7e14000)
 libnuma.so.1 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libnuma.so.1 (0x00007fe9b7c09000)
 libltdl.so.7 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libltdl.so.7 (0x00007fe9b79ff000)

wget https://feacluster.com/install/install
perl install

$version = '2.2x';

Instalacja na macOS

Pakiety deweloperskie FreeCAD na macOS uwzględniają Netgen, ale nie CalculiX. Aby zainstalować CalculiX, możesz użyć homebrew tap zweryfikowanego pod katem działania z macOS 26 (Tahoe):

brew install costerwi/homebrew-calculix/calculix-cgx

CalculiX:

• instalacja solvera CalculiX z brew

Następujące posty mogą być nieaktualne:

• FEM on Mac OSX, post 1
• FEM on Mac OSX
• updated post
• MacPorts users: CalculiX port test request

Dodatkowe informacje

Środowisko pracy MES jest stale rozwijane. Najnowsze informacje można znaleźć na forum FreeCAD.

Jeśli napotkasz problemy z instalacją programów Netgen, Gmsh lub CalculiX bądź innych zewnętrznych narzędzi, przeszukaj najpierw forum:

• netgen site:forum.freecad.org
• gmsh site:forum.freecad.org
• calculix site:forum.freecad.org