pycalculix是一个Python 3库，用于在Calculix中自动建立有限元分析(FEA)模型

网址: http://justinablack.com/pycalculix/
源码: https://github.com/spacether/pycalculix
文档: https://pycalculix.readthedocs.io/en/latest/index.html

Pycalculix应用

• 研究平面应力，平面应变，或轴对称零件
• 二维几何的Kt快速分析
• 学习有限元分析(FEA)和Python

安装

Mac OS X

1.安装python3、pycalculix和它使用的fea程序

brew install python3
python3 -mpip install -U numpy
python3 -mpip install -U matplotlib
pip3 install pycalculix
pycalculix-add-feaprograms

2.安装完成查看‘使用手册’

Windows

1.在32位或64位机器上安装python3

2.在终端中运行以下几行来安装所需的python库、pycalculix和它使用的fea程序

python -mpip install -U numpy
python -mpip install -U matplotlib
pip install pycalculix
pycalculix-add-feaprograms

3.安装完成查看‘使用手册’

Linux, assumes Ubuntu 16.04

1.安装python3-pip、numpy、matplotlib、pycalculix和它使用的fea程序

sudo apt-get install python3-pip python3-tk
pip3 install --upgrade pip
python3 -mpip install -U numpy
sudo python3 -mpip install -U matplotlib
pip3 install pycalculix
pycalculix-add-feaprograms

2.安装完成查看‘使用手册’

程序案例

# this is from examples/hole-in-plate-full.py
import pycalculix as pyc

# Vertical hole in plate model, make model
proj_name = 'hole-in-plate-full'
model = pyc.FeaModel(proj_name)
model.set_units('m') # this sets dist units to meters

# Define variables we'll use to draw part geometry
diam = 2.0 # hole diam
ratio = 0.45
width = diam/ratio   #plate width
print('D=%f, H=%f, D/H=%f' % (diam, width, diam/width))
length = 2*width  #plate length

# Draw part geometry, you must draw the part CLOCKWISE, x, y = radial, axial
part = pyc.Part(model)
part.goto(length*0.5, -width*0.5)
part.draw_line_ax(width)
part.draw_line_rad(-length)
part.draw_line_ax(-width)
part.draw_line_rad(length)
hole_lines = part.draw_hole(0, 0, diam*0.5, filled=False)
model.set_ediv(hole_lines, 10)
part.chunk()
model.plot_geometry(proj_name+'_geom') # view the geometry

# set loads and constraints
pressure = -1000
model.set_load('press', part.top, pressure)
model.set_load('press', part.bottom, pressure)
model.set_constr('fix', ['P6', 'P8'], 'y')
model.set_constr('fix', ['P4', 'P7'], 'x')

# set part material
mat = pyc.Material('steel')
mat.set_mech_props(7800, 210*(10**9), 0.3)
model.set_matl(mat, part)

# set the element type and mesh database
model.set_eshape('quad', 2)
model.set_etype('plstress', part, 0.1)
model.mesh(1.0, 'gmsh') # mesh 1.0 fineness, smaller is finer
model.plot_elements(proj_name+'_elem')   # plot part elements
model.plot_pressures(proj_name+'_press')
model.plot_constraints(proj_name+'_constr')

# make and solve the model
prob = pyc.Problem(model, 'struct')
prob.solve()

# view and query results
sx = prob.rfile.get_nmax('Sx')
print('Sx_max: %f' % sx)

# Plot results
fields = 'Sx,Sy,S1,S2,S3,Seqv,ux,uy,utot,ex'    # store the fields to plot
fields = fields.split(',')
for field in fields:
    fname = proj_name+'_'+field
    prob.rfile.nplot(field, fname, display=False)

使用手册

1.要运行pycalcuix文件，必须安装pycalulix，请参见上面的“安装”

2.然后，你可以编写自己的pycalculix程序或运行这里的一个示例文件:https://github.com/spacether/pycalculix/tree/master/examples

3.运行文件:

Windows

• 图形用户界面:
  • 双击文件
    如果.py扩展名已正确关联，则可以双击它来运行.py程序
• 控制台:
  • cd到包含.py文件的目录，然后在终端中输入

python the_program.py

其中the_program.py是您正在运行的文件的名称，前提是已经正确安装python3并激活

Mac/Linux

• 控制台:
  • cd到包含.py文件的目录，然后在终端中输入

python the_program.py

其中the_program.py是您正在运行的文件的名称

单元支持:

支持轴对称、平面应力、平面应变单元.

• 支持一阶和二阶三角形和四边形单元.
  • 一阶单元只有角节点
  • 二阶单元有角节点和中间节点

二阶单元计算结果更精确，支持对线进行划分

几何建模

• 我们可以用点、线、弧和面来构建不同的体。
• 目前支持直线和圆弧.
• 你可以画一个由直线组成的几何，然后用内置part函数添加弧线来进行倒角：

part.fillet_lines (L1, L2, arc_radius)

• 新圆弧将与两条相邻的直线相切.

载荷施加

• 集中力
• 压强
• 线性变化压力(水压)
• 重力
• 离心力
• 位移约束
• 载荷存储在几何基元(点、线、面)上，可以在网格划分之前或之后应用.

结果文件

在后台用cgx或gmsh进行网格划分，用Calculix ccx进行求解

需要的文件:

• .fbd (Calculix cgx 几何文件)
• .inp (Calculix 求解输入文件, 或网格定义文件)
• .geo (Gmsh 几何文件)
• .msh (Gmsh 中性网格文件)
• .frd (Calculix ccx 节点结果文件, 结果位于节点上，并通过将单元积分点的结果插值回节点来创建)
• .dat (Calculix ccx 单元结果文件,包括积分点的结果)

卸载

Windows

pycalculix-remove-feaprograms
pip uninstall pycalculix

Mac/Linux

pycalculix-remove-feaprograms
pip3 uninstall pycalculix

开发

• 下载这个协议

git clone git@github.com:spacether/pycalculix.git

• 运行python3虚拟环境

python -m venv venv

• 激活它
  • Windows venv\scripts\activate
  • Mac/linux source venv/bin/activate
• 本地安装pycalculix

pip install -e .
pycalculix-add-feaprograms

• 现在，您对本地版本的pycalculix所做的任何更改都将存在于虚拟环境中

许可

参照 LICENSE.txt (Apache 2.0) https://github.com/spacether/pycalculix