24.04 Ubuntu Cad/FEA

[mpiso]

Jos ei poista elementtejä, vaan muuttaa, riittävän muodonmuutoksen jälkeen elementin jäykkyyttä?

Kysyin tätäkin tekoälyltä. Vastaus oli, että Calculix pystyy muuttamaan elementin näennäistä jäykkyyttä. Kun on valittuna joko geometrinen epälineaarisuus (NLGEOM) ja/tai materiaalinen epälineaarisuus, kuten plastisuus (*PLASTIC) tai hyperelastisuus (*HYPERELASTIC). Minulla on kuitenkin jo käytössä NLGEOM ja *PLASTIC, plastisella materiaalilla. Lisäksi kaikkien elementin jäykkyyttä muutetaan.

Eipä tästäkään ollut apua, mutta seurataan kehitystä. Tulipahan lopulta selvitettyä miten lisätään toinen sykli, niin saan näkymään jäännösjännityksen ja -siirtymät.

[koivukoski1]

FreeCad:n Topology Optimization muuttaa elementien jäykkyyttä (kimmomodulia) lähelle nollaa, "poistaessaan" niitä?

Samoin taitaa tehdä:

Koodia: [Valitse]

inp

*STEP, ...
...
*MODEL CHANGE, TYPE=ELEMENT, REMOVE
element_set_name_or_element_numbers
...
*END STEP
Elementit pitää syöttää itse.

UMAT taas on Fortran 77 kirjoitettu tiedosto materiaalista?

  -Koivukoski1

[mpiso]

Topology Optimization muuttaa elementtien jäykkyyttä, mutta vähiten rasitetuista elementeistä. Muutenkin tuntuu, ettei kannata kovin monimutkaisia lisäyksiä inp-tiedostoon tehdä. Ainakin elementtien syöttö käsin tuntuu liian työläältä ratkaisulta.

Mielenkiintoiselta kuitenkin tuntuu ensimmäisessä viestissä oleva PrePoMax. Se on monipuolisempi graafinen käyttöliittymä Calculix-ratkaisijalle kuin Freecad. Se on kuitenkin saatavana vain Windows-käyttöjärjestelmälle. Pitää perehtyä tarkemmin tähän.

[koivukoski1]

Hyvä huomio. Vähiten rasitettujen elementtien poisto--> melkein lineaarinen?
Koviten rasitettujen elementtien poisto. --> Epälineaarinen. --> Joka kierroksella, poista (ei vain muuta jäykkyyttä) elementtejä, uusi verkko jne...??

  -Koivukoski1

[mpiso]

Noin se ilmeisesti menee. Muuttujana kuitenkin voiman sijaan siirtymä, kun lasketaan irtoavalla rakenteella murtumaan asti.

Kysyin tekoälyltä, mitä tarvitaan, että elementtien poisto onnistuu Ansys ohjelmalla. Koottu ja karsittu vastaus alla:

”Plastinen murtuma ilman alkusäröä elementtien poistolla

Haet kertaluonteisen, sitkeän murtuman mallinnusta ilman alkusäröä niin, että vaurioituvat elementit “eroosioidaan” pois. Tämä onnistuu parhaiten ANSYS Explicit Dynamicsissa (tai LS-DYNA‑ratkaisijalla) käyttäen elasto-plastista materiaalia, vaurioitumiskriteeriä ja elementtien poistoa. Tyypillisiä malleja ovat ductile damage, Johnson–Cook‑failure tai GTN‑huokosvaurio, joissa elementit poistuvat automaattisesti, kun vauriokriteeri täyttyy.

Solveri: Se käyttää taustalla Autodyn-solveria (tai LS-DYNA ACT -laajennusta on saatavilla erikseen).

Lisenssi: Tarvitset nimenomaan Ansys Mechanical Enterprise -tason lisenssin, jotta pääset käyttämään Explicit Dynamics -ominaisuuksia. Se ei sisälly Ansys Mechanical Pro- tai Premium-lisensseihin.”

[koivukoski1]

Ei taida ilman Python tms. skriptiä onnistua?
Jos ohjaat

Koodia: [Valitse]

*EL FILE, ELSET=MyElements, STRESS=TRUELisäksi

Koodia: [Valitse]

*EL FILE, ELSET=MyElements, ERR=TRUESaat kyllä jännitykset ja jopa mahdolliset "huonon tarkkuuden elementit.
Mutta tarvitset postprosessorin CGX valitsemaan elementtejä?
Lisäksi uusi verkko?
Ehkä Code Aster XFem?

Von Mises = VakioVääristymisEnergiaHypoteesi kuvaa materiaalin käyttäytymistä.
Siirtymä kuvaa paljonko piste on siirtynyt, ei sen jännityksiä?

Onneksi meille on tehty valmiit skriptit "normi lujareihin". Hiirellä senkun kuvakkeita napauttaa!
Ei vielä kuitenkaan plugareita, jotka vertaa laskelmia standardeihin (En 1993-x-xx, En 13001-x, ...), kuten kaupallisella puolella.

  -Koivukoski1

[koivukoski1]

https://www.feacluster.com/calculix.php
Tuolla hyviä esimerkkejä?

 - Koivukoski1

[mpiso]

Ei taida ilman Python tms. skriptiä onnistua?
Jos ohjaat

Koodia: [Valitse]

*EL FILE, ELSET=MyElements, STRESS=TRUELisäksi

Koodia: [Valitse]

*EL FILE, ELSET=MyElements, ERR=TRUESaat kyllä jännitykset ja jopa mahdolliset "huonon tarkkuuden elementit.
Mutta tarvitset postprosessorin CGX valitsemaan elementtejä?
Lisäksi uusi verkko?
Ehkä Code Aster XFem?

Menee liian vaikeaksi, mutta Code Aster vaikuta lupaavalta. Siinä on tekoälyn mukaan kehittyneet materiaalimallit, murtumakriteerit ja elementtien poistuminen. Se on kuten aloitusviestissä luki, vaikea, kokeilin laskea sillä vain ulokepalkin. Tosi hidaskin se oli, muta saattoi johtua siitä, että Caelinux oli minulla vain tikulla.

Von Mises = VakioVääristymisEnergiaHypoteesi kuvaa materiaalin käyttäytymistä.

Periaatteessa näin, tarkemmin sanoen se kuvaa tapaa yhdistää eri jännitykset yhdeksi vertailujännitykseksi.

Siirtymä kuvaa paljonko piste on siirtynyt, ei sen jännityksiä?

Näin on, tuloksien lisäksi siirtymiä voi käyttää myös lähtöarvona, eli pakotettuna siirtymänä (Freecad ConstraintDisplacement).

https://www.feacluster.com/calculix.php
Tuolla hyviä esimerkkejä?

Niin ovat, mutta kannattaa tutustua ensin myös Freecad Fem dokumentteihin, jos haluaa käyttää sen lujuuslaskentaa.   

[koivukoski1]

Development and Implementation of Element Deletion Algorithm into an Open-Source Software Based on the Fracture Locus of Materials
https://www.mdpi.com/1996-1944/16/1/187
Taitaa perustua muodonmuutokseen?

Code Aster: CRIT_RUPT      POST_ITER
Kun jännitys ylittyy, jakaa jäykkyyden ko. elementeissä halutulla arvolla?

  -Koivukoski1

[mpiso]

Code Aster taitaa olla ainut avoimen lähdekoodin vaihtoehto, jos haluaa simuloida materiaalia murtumaan asti ilman mallinetua alkusäröä. En kuitenkaan, ainakaan heti, ole asentamassa sitä ja Salome-Mecaa, koska en ole varma mikä olisi paras tapa asentaa ne. Suositeltu tapa Singularity container on minulle täysin uusi.

Asensin kuitenkin Elmerin (linkki alla), kun siitä oli tullut nyt myös 24.04 versio. Toimii hyvin Freecad AppImagen kansa.

https://launchpad.net/~elmer-csc-ubuntu/+archive/ubuntu/elmer-csc-ppa?field.series_filter=noble

6.12.2025: Kirjoitusvirhe korjattu.

[koivukoski1]

Kiitos Elmeri vinkistä!

Alkusärö taitaa olla väsymismurtuman ennustukseen?
Taitaa esim. MTU käyttää Calculixia tähän turbiinien siivissä...

Leikkautumisia, kuroutumisia, väymissärön eteneminen, hitsin lämmöntuonnin aiheuttamia muodonmuutoksia...
https://github.com/calculix/CalculiX-Examples?tab=readme-ov-file
Taitaa ratkaisijat laskea kaikenlaista, mutta "kysyminen" niiltä on vaikeaa?

Mutta piti oikein kokeilla FC 1.02:
      Venytin lankaa (mallinnus,lineaarinen "teräs") 2mm ---> lanka venyy kauttaaltaan eikä kuroumaa?
      Sama malli, mutta nolinear "omaTeräs", jolloin kurouma kuten pitääkin ennen katkeamista tulla?
      Eli määritin vain venymän tosi suureksi lähellä murto jännitystä  =  pienensin kimmomodulia?
      Pitäisi varmaan käyttää Hexoja symmetrian saavuttamiseksi, mutta NetGen tetrat toimi. Gmsh tetrat kaatoi laskennan?
      Aika lähelle päässään?


  -Koivukoski

[mpiso]

Leikkautumisia, kuroutumisia, väymissärön eteneminen, hitsin lämmöntuonnin aiheuttamia muodonmuutoksia...
https://github.com/calculix/CalculiX-Examples?tab=readme-ov-file
Taitaa ratkaisijat laskea kaikenlaista, mutta "kysyminen" niiltä on vaikeaa?

Mielenkiintoisia esimerkkejä (esimerkiksi plastinen vetolujuustesti), mutta niitä on vaikea käyttää Freecad Calculix ympäristössä, koska oletuksena laskenta suoritetaan siinä vain yhdellä CCX-syötteelä (*.inp). Teoriassa olisi tietysti mahdollista muokata inp-tiedostoa.

Mutta piti oikein kokeilla FC 1.02:
      Venytin lankaa (mallinnus,lineaarinen "teräs") 2mm ---> lanka venyy kauttaaltaan eikä kuroumaa?
      Sama malli, mutta nolinear "omaTeräs", jolloin kurouma kuten pitääkin ennen katkeamista tulla?
      Eli määritin vain venymän tosi suureksi lähellä murto jännitystä  =  pienensin kimmomodulia?

Olen kokeilut jotain samansuuntaista, pieni kurouma tuli, mutta ei lähellä murtojännitystä ja CRS-arvo oli alle yksi. Laitoin venymämatkan (pakotetun siirtymän) liian pieneksi. Tuloksia tuli silti aivan liikaa, koska Freecad tuloksissa on näkyvissä jokainen onnistunut iterointi.
Näennäinen kimmokerroin täytyy pienentyä koska siirtymä on plastisella alueella suurempi. Tietysti kuroumakin vaikuttaa, koska pinta-ala pienentyy.

      Pitäisi varmaan käyttää Hexoja symmetrian saavuttamiseksi, mutta NetGen tetrat toimi. Gmsh tetrat kaatoi laskennan?
 

Tuossa alla on plastinen vetolujuustesti esimerkki kolmella eri verkolla. Se on PrePoMax käyttöliittymällä, mutta Calculix ratkaisijalla. Kannattaa huomata tuloksen lisäksi ratkaisuajat.
Joku seuraaja kysyy: ”Olisiko mahdollista lisätä murtumiskriteeri repeämän simuloimiseksi”?
Tekijä vastaa: ”En ole tietoinen siitä”.
https://www.youtube.com/watch?v=Mu_45oKgoT0

      Aika lähelle päässään?

Mielestäni aivan tarpeeksi lähelle!

[koivukoski1]

Salomen Mesher tai Gmsh käyttöön, niin saadaan toisen kertaluokan hexat käyttöön.
Tetrat on varmaankin liian "jäykkiä"?

Mutta pitäisi vielä vaihtaa Poison vakiota(ei olekkaan vakio), kun plastinen muodonmuutos alkaa.
S355   0.265--> 0,465, 0,465 siis kurouman alkaessa?
Onko Wehmann muuttuja ko. tarkotukseen Z88:a?

  -Koivukoski1

[koivukoski1]

En saannut downloadattua eng-kielistä z88 auroraa, mutta saksankielisen sain.
Oli vaikeuksia, mutta ehkä toimii? Antoi siirtymäksi pienemmän, kuin kuormituksessa annettu?
Ehkä tulos plastisesta muodonmuutoksesta, en tiedä, vaatii hiukka tutustumista.
Z88 UnLinearMaterial ei tuttu.
Mutta laskee näköjään "Spring Back:n", joten saanet jäännösjännitykset?
Ja taitaa tuo "Wehmann" olla tarkempaan plastisuuden laskentaan?
https://www.mdpi.com/2075-4701/14/4/433

  -Koivukoski!

[mpiso]

Minulla ei ole nyt asennettuna z88 auroraa, mutta se oli asennettuna muutama vuosi sitten. Sillä onnistui kaksivaiheinen laskenta, missä jäännösjännitys ja -siirtymä laskettiin. Mukana oli esimerkki traktorin pallokytkimen ylikuormitustapauksesta. Tulos oli mielestäni kriittinen, vaikka jäännösjännitys ja -siirtymä olivat pieniä. En kuitenkaan tiedä kuinka varman päälle kuormat oli laskettu ja kuinka usein niitä tulee näin suurina. Käsittääkseni tilanne oli kuitenkin todellinen ja rakenne ilmeisesti kestää tarpeeksi monta rasitusta. 

Wehmann näyttäisi olevan yhden kehittäjän nimi: Dr.-Ing. Christoph Wehmann. Hän on ilmeisesti kehittänyt vaihtoehtoisen mallin kuvaamaan plastista muodonmuutosta.

Dokumentti koski Poissonin suhdearvoja yli 0,75 Re:n alueilla, mutta siitäkin voi havaita miten vaikeaa on määritellä todellinen murtokuorma.

Vielä tuosta Z88Os:n asentamisesta Freecad:n. Asentui pakettivarastosta, mutta ei sisältänyt z88r ratkaisijaa.  Kotisivulla (https://z88.de/) ei ole enää mitään mainintaa, jos haen ” Z88Os” tai ”z88r”. Eipä sillä, kuten aiemmin kirjoitin, ole suurtakaan lisäarvoa.

[koivukoski1]

Z88Os taitaa olla z88V15, löytynee git:ä.
Z88 sivuilla, ylhäällä on linkkejä, joita vaikea huomata...
FEM-Heiden esim. vie sivuille, missä artikkeleita / teoriaa.
V15 manuaalissa, miten editorilla manipuloi z88xxxxx.txt tiedostoja yms...

Kokeilin Z88Auroraa V5 ja kahta V6 versiota, molemmat joulukuun kieppeillä ladattuja.
V6 oli ladattavissai jo 04.2023, mutta hävisi sitten ja V5 tuli tilalle.
V5 toimi traktori esimerkillä, mutta terminaalin riveillä "Paradiso EL" ei PL (plastinen)?
Antoi kuitenkin jäännösjännitykset.
"Omat" metallit ei toimineet, enkä saannut lankaan kuroutumaa, sekä jännityksen nousivat ihan liian suuriksi.

24.04 UbuntuStudio: V5 siis toimi, mutta ykkösversio V6 kaatui, kun käynnisti Paradison.
Kakkosversio valitti Z88NLI7.TXT puuttuu, eikä ratkaisija käynnisty?
25.10 UbuStu ja ko. käynnistyi? Sama Win11.
Kaikissa terminaali ilmoitti ko. tiedoston puuttumisen.
Z88NLI7 on käsin kirjoitettava ohjaus, miten haluaa tiettyjä elementtejä tarkastella.
Ei pitäisi olla pakollinen?
V6:ssa paljon uusia tulosnimikkeitä, lähinnä komposiittimateriaaleille.

FreeCad 1.0 Calculix toimi yhdellä säikeellä 6.2 prossan kuorma ja 3G muistia!?
Z88 toimi 8cpu voimalla, 12+ G muistia.
Mutta pitää testata samoilla tehtävillä, niin tietää tarkemmin.

FreeCad 1.1 animaatio toimii.
Ei niin monipuolinen, kuin Paraview, mutta on helppo käyttää.

Joo taitaa jäädä traktorin kärri metsään.
Myötöväsyy...
Mutta, jos peräkoukku olisi hyvä, ei tehtävä olisi mielekäs plastisuus esimerkiksi?
Kehitysversio --> pallo / tappi kunnon terästä ja vahvikkeiden muotoilua.
Lopuksi hitsisaumojen kesto / ikä, kuten pallon varrenkin.

FreeCad CAM, Arkkitehtuuri, 3D tulostus, Robotics, Soitinrakennus, ym. löytyy.
Olisi kiva saada kommentteja?
Ja GIT on täynnä aihepiirin ohjelmia!

  -Koivukoski1