Geometrien mit dem CAD-Modul (GEOM) von Salome zu erstellen, und diese Geometrien für die FEM mit Salome (MESH) zu vernetzen.

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Lieselotte Hofer
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1 Zusammenfassung Dieses Dokument ist für die Durchführung des Grundkurses FEM mit Open Source konzipiert, kann jedoch auch eigenständig durchgearbeitet werden. Das vorliegende Dokument ist so strukturiert, dass auf jeder Skriptseite alle erforderlichen Informationen enthalten sind, welche für das Abarbeiten eines einzelnen Schrittes notwendig sind. Dieses Dokument enthält die folgenden Schritte: Geometrien mit dem CAD-Modul (GEOM) von Salome zu erstellen, und diese Geometrien für die FEM mit Salome (MESH) zu vernetzen. Während der Durchführung des Kurses werden zusätzlich folgende Inhalte mit Schwerpunkt auf die FEM-Analyse angeboten: Aufbringen der Randbedingungen (z.b. Kräfte und Festhaltungen), Inhalt der Eingabedateien, Start eines Rechenlaufs, Auswertung und analytische Vergleichsrechnungen. Ich wünsche dir bei der Lektüre und der Arbeit mit freier Software viel Erfolg. Für Verbesserungen oder Hinweise auf Fehler bin ich dankbar und erreichbar unter 1

3 Inhaltsverzeichnis 1 CAD Modellierung mit Salome Starten von Salome und des Geom-Moduls Erstellung der Geometrie Vernetzung mit Salome Starten des Mesh-Moduls Tetraederelemente mit quadratischem Ansatz

5 1 CAD Modellierung mit Salome 1.1 Starten von Salome und des Geom-Moduls Bitte starte Salome über das Aktivitätenmenü links oben. Abbildung 1.1: Start von Salome über das Aktivitäten Menü 5

6 1 CAD Modellierung mit Salome Salome enthält eine Reihe von Modulen für z.b. Geometrie, Meshing und Postprozessing. Bitte starte das Geometriemodul und bestätig mit New. Abbildung 1.2: Start des Geometriemoduls innerhalb Salomes 6

1.1 Starten von Salome und des Geom-Moduls Mit den Standardeinstellung besteht das Geometriemodul aus vier (eingefärbt) wesentlichen Bereichen. Zusätzlich bildet das 3D-Fenster den größten Bereich.

7 1.1 Starten von Salome und des Geom-Moduls Mit den Standardeinstellung besteht das Geometriemodul aus vier (eingefärbt) wesentlichen Bereichen. Zusätzlich bildet das 3D-Fenster den größten Bereich. Sämtliche Elemente des türkisen Bereichs sind auch über die Menüleiste (oben) erreichbar. grün: Kontrollelemente für das 3D Fenster gelb: Pythonkonsole für Codeschnipsel oder komplette Pythonskripte rosa: Objektbrowser türkis: Elemente zur Erzeugung und Modifikation von Geometrien Abbildung 1.3: Das Geometriemodul von Salome Im 3D-Fenster navigierst du am besten per Maus und Tastatur: Strg + MLB : Zoom Strg + MMB : Pan Strg + MRB : Rotation 7

8 1 CAD Modellierung mit Salome 1.2 Erstellung der Geometrie Folgende Geometrie soll modelliert werden: Abbildung 1.4: Die Geometrie: Ein Maulschlüssel 8

1.2 Erstellung der Geometrie Bitte erzeuge über den Menüpunkt New Entity Basic Point die Punkte mit den folgenden Koordinaten. Bestätige nach Eingabe der Koordinaten eines Punktes mit Apply.

9 1.2 Erstellung der Geometrie Bitte erzeuge über den Menüpunkt New Entity Basic Point die Punkte mit den folgenden Koordinaten. Bestätige nach Eingabe der Koordinaten eines Punktes mit Apply. X Y Z Abbildung 1.5: Konstruktion von Punkten Alternativ kannst du die Punkte mit einem für diesen Workshop vorbereiteten Pythonskript erzeugen. Markieren die folgende Zeile, kopiere sie mit Shift + C und füge sie in die Pythonkonsole ein mit Shift + V. Bestätige bitte mit Enter. execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/01_geom_vertices.py") 9

10 1 CAD Modellierung mit Salome Bitte erzeuge über den Menüpunkt New Entity Basic 2D Sketch einen 2D Sketch. Dabei werden (Reihenfolge beachten) die vorher erzeugten Punkte mit Linien oder Kreisbögen verbunden. Verbinde bitte die ersten beiden Punkte mit einer geraden Linie. Alle weiteren Punkte sollen mit Kreisbögen verbunden werden. Achte bitte auf die Auswahl Selection in der 2D-Sketch Dialogbox. Abbildung 1.6: Konstruktion von 2D Skizzen (Sketch) Abbildung 1.7: Sketch_01 Alternativ ist die Erzeugung des Sketches mit dem Ausführen des folgenden Skripts möglich (nur wenn die Punkte vorher ebenfalls per Skript erstellt wurden). execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/02_geom_sketch_1.py") 10

1.2 Erstellung der Geometrie Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten und fahre mit der Erzeugung eines zweiten 2D-Sketchs fort (wie oben). 94.55 15.10 0.0 80.52 11.25 0.0 79.

11 1.2 Erstellung der Geometrie Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten und fahre mit der Erzeugung eines zweiten 2D-Sketchs fort (wie oben) Abbildung 1.8: Sketch_02 execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/03_vertices.py") execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/04_geom_sketch_2.py") 11

1 CAD Modellierung mit Salome Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten und fahre mit der Erzeugung eines dritten 2D-Sketchs fort (wie oben). -93.64-8.85 0.0 45.07-8.85 0.0 60.50-11.

12 1 CAD Modellierung mit Salome Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten und fahre mit der Erzeugung eines dritten 2D-Sketchs fort (wie oben) Abbildung 1.9: Sketch_03 execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/05_geom_vertices.py") execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/06_geom_sketch_3.py") 12

13 1.2 Erstellung der Geometrie Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten und fahre mit der Erzeugung eines vierten 2D-Sketchs fort (wie oben) Abbildung 1.10: Sketch_04 execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/07_geom_vertices.py") execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/08_geom_sketch_4.py") 13

14 1 CAD Modellierung mit Salome Erzeuge bitte weitere Punkte mit den folgenden Koordinaten. Erstelle eine Kurve mit New Entity Basic Curve. Wähle beim Konstruieren der Kurve die Punkte der Reihe nach mit Shift + MLB Abbildung 1.11: Konstruktion von Kurven Abbildung 1.12: Curve 14

15 1.2 Erstellung der Geometrie execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/09_geom_vertices.py") execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/10_geom_curve.py") 15

16 1 CAD Modellierung mit Salome Make Wire_01 and Face_01 Erstelle bitte aus den vier 2D-Sketches einen Wire (Curve wird später berücksichtigt) mit New Entity Build Wire. Abbildung 1.13: Dialog: Create a Wire execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/11_geom_wire.py") 16

17 1.2 Erstellung der Geometrie Erzeuge aus dem Wire eine Face mit New Entity Build Face. Abbildung 1.14: Dialog: Create a Face Abbildung 1.15: Face execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/12_geom_face.py") 17

Wähle als Objects die Face und als Tool Objects die Curve.

18 1 CAD Modellierung mit Salome Partitioniere die Face mit der Curve mit Operations Partition. Wähle als Objects die Face und als Tool Objects die Curve. Resultat ist eine Partition. Abbildung 1.16: Dialog: Partition Abbildung 1.17: Face execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/13_geom_partition.py") 18

19 1.2 Erstellung der Geometrie Explodiere die Partition zu Faces mit New Entity Explode. Abbildung 1.18: Dialog: Explode Abbildung 1.19: Exploded Partition im Objektbaum execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/14_geom_explode.py") 19

25 mm in Z Gabel um 4.00 mm in Z Abbildung 1.

20 1 CAD Modellierung mit Salome Extrudiere die neu entstandenen Faces mit New Entity Generation Extrusion wie folgt: Griff um 2.25 mm in Z Gabel um 4.00 mm in Z Abbildung 1.20: Dialog: Extrude Abbildung 1.21: Extrusion execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/15_geom_extrusion.py") 20

21 1.2 Erstellung der Geometrie Verschmelze beide Extrusionen mit Operations Boolean Fuse. Abbildung 1.22: Dialog: Fuse execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/16_geom_fuse.py") 21

Wähle als Spiegelfläche (Plane) eine Fläche der Unterseite. Abbildung 1.

22 1 CAD Modellierung mit Salome Spiegele das Objekt Fuse_1 an der XY-Ebene mit: Operations Transformation Mirror. Wähle als Spiegelfläche (Plane) eine Fläche der Unterseite. Abbildung 1.23: Dialog: Mirror Abbildung 1.24: Gespiegelte Fuse_1 execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/17_geom_mirror.py") 22

23 1.2 Erstellung der Geometrie Verschmelze Mirror_1 mit Fuse_1 mit Operations Boolean Fuse. execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/18_geom_fuse2.py") 23

Wähle die Linie, drücke Add und dann Apply. Abbildung 1.

24 1 CAD Modellierung mit Salome Erstelle zunächst zwei Gruppen für Fuse_2 mit New Entity Group Create Group. Wähle die Linie, drücke Add und dann Apply. Abbildung 1.25: Erstellen der Group_01 Abbildung 1.26: Erstellen der Group_02 execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/19_geom_group.py") 24

Hierbei wird eine weitere Linie der Geometrie als Verschiebungsvektor genutzt. Abbildung 1.

25 1.2 Erstellung der Geometrie Group_01 und Group_02 sollen nun (kopiert) und verschoben werden mit Operations Transformation Translation. Hierbei wird eine weitere Linie der Geometrie als Verschiebungsvektor genutzt. Abbildung 1.27: Verschieben der ersten Linie Abbildung 1.28: Verschieben der zweiten Linie execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/20_geom_trans.py") 25

26 1 CAD Modellierung mit Salome Partitioniere Fuse_2 mit eben erzeugten Translation_1 und Translation_2 mit Operations Partition. Abbildung 1.29: Partitionierung mit den neuen Linien execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/21_geom_partition2.py") 26

1.2 Erstellung der Geometrie Es werden drei Gruppen für

30: Erzeugen der Gruppe press01 Abbildung 1.

27 1.2 Erstellung der Geometrie Es werden drei Gruppen für die spätere Analyse benötigt. Erzeuge die Gruppen press01, press02 und fix mit New Entity Group Create Group. Abbildung 1.30: Erzeugen der Gruppe press01 Abbildung 1.31: Erzeugen der Gruppe press02 Abbildung 1.32: Erzeugen der Gruppe fix execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/22_geom_grouping.py") 27

29 2 Vernetzung mit Salome 2.1 Starten des Mesh-Moduls Bitte wechsle vom Geometry-Modul ins Mesh-Modul. Abbildung 2.1: Start des Mesh-Moduls innerhalb von Salome 29

drücke bitte den grün markierten Knopf und wähle Netgen 3D Parameters.

30 2 Vernetzung mit Salome 2.2 Tetraederelemente mit quadratischem Ansatz Erzeuge bitte ein Netz mit Mesh Create Mesh. Abbildung 2.2: Dialog zum Erzeugen eines Meshes Wähle als Algorithmus Netgen 1D-2D-3D und drücke bitte den grün markierten Knopf und wähle Netgen 3D Parameters. Abbildung 2.3: Netgen 3D Einstellungen Klick bitte mit der rechten Maustaste im Mesh-Objektbaum auf Mesh_1 und wähle Compute. Abbildung 2.4: Objektbaum "Mesh" execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/23_mesh_tets.py") 30

31 2.2 Tetraederelemente mit quadratischem Ansatz Klick bitte erneut mit der rechten Maustaste im Mesh-Objektbaum auf Mesh_1 und wähle Create Groups from Geometry. Wähle danach im Geom-Objektbaum die drei für Partition_1 erzeugten Gruppen. Wähle Apply and Close. execfile(r"/home/ws/dokumente/fem_i/24_mesh_grouping.py") 31

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