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LöserElmer

FEM

Beschreibung

Ermöglicht die Verwendung des Gleichungslösers CalculiX. Es kann verwendet werden für:

1. Einstellen der Analyseparameter
2. Auswählen des Arbeitsverzeichnisses
3. Ausführen des CalculiX-Solvers

eingeführt in 1.1: Wenn das Result object CalculiX FEM Voreinstellungen aktiviert ist, wird mit diesem Befehl ein überarbeitetes CalculiX-Löserobjekt zum Analyse-Container hinzugefügt. Es verfügt über ein neu gestaltetes Aufgaben-Fenster (funktioniert wie die Aufgaben-Fenster der Netzgeneratoren – man klickt auf Übernehmen, um die Analyse auszuführen) und generiert keine CCX_Results-Objekte (nur die Pipeline-Ergebnisse werden erzeugt) und unterstützt elektrostatische Analysen.

Anwendung

1. Ein SolverCcxTools-Löser-Objekt wird automatisch beim Erstellen eines Analysebehälters hinzugefügt, wenn CalculiX als Standardlöser in den General FEM preferences ausgewählt wurde.
   Um es manuell zu erstellen, wird eine der folgenden Möglichkeiten verwendet:
   • Die Schaltfläche Löser CalculiX drücken.
   • Den Menüeintrag Löser → Löser CalculiX auswählen.
   • Ein Tastaturkürzel:
     • 1.0 und davor: S X.
     • 1.1 und neuer: S C.
2. Wahlweise die Eigenschaften des SolverCcxTools-Löser-Objekts im Eigenschafteneditor anpassen.
3. Das SolverCcxTools-Löser-Objekt doppelt anklicken.
4. Die Analyseart auswählen.
5. Die Schaltfläche .inp-Datei schreiben anklicken.
6. Die Schaltfläche CalculiX ausführen anklicken.

Optionen

Klicken Sie auf die Schaltfläche Edit .inp file, um die CalculiX-Eingabedatei anzuzeigen und manuell zu bearbeiten, bevor Sie die Analyse ausführen. In diesem Fall kann es nützlich sein, die Eigenschaft DatenSplit Input Writer auf true zu setzen.

Eigenschaften

Dieser Abschnitt wurde für Version 1.2 aktualisiert.

Standardwerte können im Menü Bearbeiten → Einstellungen → FEM → CalculiX eingestellt werden.

• Daten-EigenschaftAnalysis Type:
  • static - statische Spannungsanalyse
  • frequency - Modalanalyse (Eigenfrequenz)
  • thermomech - thermo-mechanische Analyse
  • check - keine Berechnung, führt Eingangsdeckprüfungen durch
  • buckling - lineare Knickanalyse eingeführt in 0.20
  • electromagnetic - elektromagnetische Analyse (steht nur für das überarbeitete CalculiX-Löser-Objekt zur Verfügung) eingeführt in 1.1

• Daten-EigenschaftAutomatic Incrementation:
  • true - Inkrementierungssteuerung erfolgt automatisch
  • false - automatische Inkrementierungssteuerung wird durch den Parameter DIRECT ausgeschaltet

• Daten-EigenschaftBeam Reduced Integration - eingeführt in 1.0:
  • true - verwendet Balkenelemente mit reduzierter Integration (B31R oder B32R), erforderlich bei Verwendung von Rohrträgerprofilen, kann auch genaue Ergebnisse mit Plastizität ermöglichen
  • false - verwendet reguläre (vollintegrierte) Balkenelemente

• Daten-EigenschaftBuckling Accuracy - eingeführt in 1.1: Legt die Genauigkeit der Bewertung der Knick-Eigenwerte fest. In den meisten Fällen kann der Standardwert (0.01) beibehalten werden, aber manchmal kann es erforderlich sein, ihn zu verringern (z. B. auf 0.0001), um den ersten Eigenwert zu erfassen.

• Daten-EigenschaftDisplace Mesh - eingeführt in 1.2: Zeigt die tatsächliche Verformung des Netzes in der Ergebnis-Pipeline an, ohne dass der Warp-Filter erforderlich ist (nur für das überarbeitete CalculiX-Löserobjekt verfügbar).

• Daten-EigenschaftEigenmode High Limit: Eigenwerte oberhalb dieser Grenze werden nicht berechnet; Hinweis: wenn die Eigenwerte des Modells oberhalb der oberen Grenze liegen, wird CalculiX ohne Ausgabe beendet

• Daten-EigenschaftEigenmode Low Limit: Eigenwerte unterhalb dieser Grenze werden nicht berechnet

• Daten-EigenschaftEigenmodes Count: Anzahl der niedrigsten zu berechnenden Eigenmoden

• Daten-EigenschaftElectromagnetic Mode - eingeführt in 1.0: Art der elektromagnetischen Analyse, nur verfügbar mit dem überarbeiteten CalculiX-Löserobjekt
  • Elektrostatik – elektrostatische Analyse

• DatenBiegesteifigkeit ausschließen - introduced in 1.1:
  • wahr - Schalenelemente werden durch Membranelemente ersetzt und Balkenelemente werden durch Fachwerk-Elemente ersetzt.
  • falsch - Es werden Schalen- und Balkenelemente verwendet.

• Daten-EigenschaftGeometric Nonlinearity:
  • linear - es wird eine lineare Analyse durchgeführt, wenn das Modell kein nichtlineares Material enthält
  • nichtlinear - es wird eine nichtlineare Analyse durchgeführt

• Daten-EigenschaftIncrements Maximum: maximale Anzahl von Inkrementen, nach denen der Auftrag angehalten wird.

• Daten-EigenschaftIterations Control parameter Cutb: definiert die zweite Zeile der CalculiX' advanced iteration parameters. Wird verwendet, wenn Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Time Use auf true gesetzt ist.

• Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Iter: definiert die erste Zeile der CalculiX' advanced iteration parameters. Wird verwendet, wenn Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Time Use auf true gesetzt ist.

• Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Time Use
  • true - aktiviert den Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Cutb und den Daten-EigenschaftIterations Control Parameter Iter
  • falsch

• Daten-EigenschaftMaterial Nonlinearity:
  • linear - nur lineare Materialeigenschaften werden in die Analyse einbezogen
  • nichtlinear - es werden nichtlineare Materialeigenschaften aus verwendet Nichtlineares mechanisches Material Objekt

• Daten-EigenschaftMatrix Solver Type: Typ des Solvers zur Lösung von Gleichungssystemen in der Finite-Elemente-Analyse. Er kann die Berechnungsgeschwindigkeit und den Speicherbedarf erheblich beeinflussen. Die Eignung hängt von Ihrem Finite-Elemente-Modell und der verfügbaren Hardware ab
  • Standard - wählt automatisch den Matrix-Solver aus, abhängig von den verfügbaren Solvern (typischerweise ist es Spooles)
  • eingeführt in 1.0: pastix - einer der schnellsten Solver (zusammen mit Pardiso), verfügbar (und Standard) in offiziellen Builds seit ccx 2.18, kann dennoch gelegentlich Probleme verursachen
  • eingeführt in 1.0: pardiso - einer der schnellsten Solver (zusammen mit PaStiX), aber nicht quelloffen, erfordert ein anderes Build von CalculiX (ccx_dynamic) und zusätzliche Bibliotheken, die nicht mit FreeCAD geliefert werden, zuverlässiger als PaStiX
  • spooles - direkter Solver mit der Unterstützung mehrerer CPUs. Die Anzahl der CPUs muss in den FEM Einstellungen unter Solver-Standardwerte → Anzahl der zu verwendenden CPUs eingestellt werden.
  • iterativescaling - iterativer Solver mit dem geringsten Speicherbedarf, geeignet, wenn das Modell überwiegend 3D-Elemente enthält
  • iterativecholesky - iterativer Löser mit Vorkonditionierung und geringem Speicherbedarf, geeignet, wenn das Modell überwiegend 3D-Elemente enthält

• Daten-EigenschaftModel Space - eingeführt in 1.0: Schaltet zwischen 3D- und 2D-Analysen um, letztere erfordern eine Oberflächengeometrie in der XY-Ebene (im achsensymmetrischen Fall rechts von der Y-Achse) mit festgelegter Schalendicke (Wert wird im achsensymmetrischen Fall ignoriert) und geeigneten Randbedingungen (die Randbedingung Verschiebung mit Freiheitsgraden X und Y muss anstelle der Randbedingung Festsetzen verwendet werden) sowie in der Ebene wirkende Lasten auf Kanten. CalculiX' 2D-Elemente können nicht nur für mechanische sondern auch für thermische, gekoppelte und elektromagnetische Analysen verwendet werden.
  • 3D - Es werden dreidimensionale Festkörper-/Schalen-/Stabelemente verwendet.
  • plane stress - Es werden 2D-Festkörperelemente für ebene Spannungszustände verwendet
  • plane strain - Es werden 2D-Festkörperelemente für ebene Dehnungszustände verwendet
  • Achsensymmetrisch - Es werden achsensymmetrische 2D-Festkörperelemente verwendet

• Daten-EigenschaftOutput 3d: Man beachte, dass CalculiX intern 1D- und 2D-Elemente zu 3D-Elementen erweitert, um eine Finite-Elemente-Analyse durchzuführen.
  • true - das resultierende Netz enthält 1D- und 2D-Elemente, die zu 3D-Elementen erweitert werden
  • false - Ergebnisse von 1D- und 2D-Elementen werden auf die Knoten des ursprünglichen 1D- oder 2D-Netzes gemittelt (d.h. ein rein gekrümmter Balken wird aufgrund der Mittelung 0 Knotenspannungen aufweisen)

• Daten-EigenschaftOutput Frequency - eingeführt in 1.0: legt die Häufigkeit des Schreibens von Ergebnissen in Inkrementen fest (die Standardeinstellung 1 bedeutet, dass die Ergebnisse bei jedem Inkrement geschrieben werden, die Einstellung 2 würde die Ergebnisse alle 2 Inkremente speichern usw.), besonders nützlich für nichtlineare und instationäre Simulationen, hilft, das Durcheinander im Baum zu reduzieren, da derzeit ein Paar von Ergebnisobjekten (CCX_Results und Pipeline_CCX_Results) für jeden Ergebnisrahmen erstellt wird

• DatenPastix Gemischte Genauigkeit:
  • falsch - der PaStiX-Löser verwendet keine gemischte Genauigkeit
  • wahr - der PaStiX-Löser verwendet gemischte Genauigkeit, was in einigen Fällen zu Problemen mit den Ergebnissen führen kann

• Daten-EigenschaftSplit Input Writer:
  • false - Schreibt die gesamte Eingabe in eine *.inp-Datei, die vom Löser CalculiX verwendet werden kann
  • true - Teilt Eingaben für den Löser in mehrere *.inp-Dateien auf, was die manuelle Bearbeitung verdeutlichen kann

• Daten-EigenschaftThermo Mech Steady State:
  • true - thermomechanische Analyse im stationären Zustand
  • false - instationäre thermo-mechanische Analyse

• Daten-EigenschaftThermo Mech Type - introduced in 1.0:
  • gekoppelt - gekoppelte thermo-mechanische Analyse
  • ungekoppelt - ungekoppelte thermo-mechanische Analyse
  • reine Wärmeübertragung - rein thermische Analyse (*WÄRMETRANSFER)

• Daten-EigenschaftTime Initial Increment: Vorgeschlagenes anfängliches Zeitinkrement für den Analyseschritt, kann durch den Gleichungslöser verändert werden, solange Automatic Incrementation nicht deaktiviert ist und daher direktes Inkrementieren eingesetzt wird (dann ist dies die Inkrementgröße, die CalculiX verwenden muss)

• Daten-EigenschaftTime Maximum Increment - eingeführt in 1.0: Maximale Größe des Zeitinkrements für den Analyseschritt, wird nicht verwendet, wenn Automatic Incrementation deaktiviert ist und daher direktes Inkrementieren eingesetzt wird.

• Daten-EigenschaftTime Minimum Increment - eingeführt in 1.0: Minimale Größe des Zeitinkrements für den Analyseschritt, wird nicht verwendet, wenn Automatic Incrementation deaktiviert ist und daher direktes Inkrementieren eingesetzt wird.

• Daten-EigenschaftTime Period: Zeitspanne des Analyseschritts

• Daten-EigenschaftWorking Dir: Pfad zum Arbeitsverzeichnis, das für CalculiX-Analysedateien verwendet werden soll.

Einschränkungen

Wenn Sie CalculiX ausführen, kann es sein, dass Sie den Fehler 4294977295 erhalten. Dies bedeutet, dass Sie nicht genug RAM-Speicherplatz haben. Sie haben dann 2 Möglichkeiten:

1. Reduzieren Sie die Anzahl der Netzknoten, vorzugsweise durch Weglassen von Geometrie, die für Ihre Analyse nicht unbedingt notwendig ist
2. Kaufen Sie mehr RAM für Ihren PC

Hinweise

Die Originaldokumentation von CalculiX findet man unter http://dhondt.de/ im Abschnitt "ccx".

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