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FreeCAD 静态电流仿真

结果无数据

对于较为复杂的模型（例如从 KiCAD 直接导出的电源网络模型），在 FreeCAD 上进行该仿真可能会出现结果数据全为 0 的情况，该问题似乎是由网格存在畸变（negative jacobians）导致的，但 ElmerFEM 不会产生任何警告或报错。

该问题可能是由 ElmerFEM 或其依赖导致的，并确认在 2026/04/03 及以后的 Windows Nightly 版本的 ElmerFEM 上已被修复，但在 Linux 上从最新提交构建时仍存在该问题。

因此，如果你碰到了该问题，建议进行以下操作：

  • 在 Windows 平台上使用最新的 Nightly 版本
  • 在 Linux 平台上确保网格化时没有出现任何警告
    • 使用 Netgen 网格器或 Gmsh 的 Netgen 优化器选项时可能不会对网格问题进行告警

仿真直接中断

ElmerFEM 26.1 版本中的 ElmerGrid 在将 unv 格式网格（即 FreeCAD 使用的格式）转换为 ElmerSolver 可用的格式时会闪退，该问题已被修复，请在 Windows 上使用 Nightly 版本的 ElmerFEM，在 Linux 上自行从源码构建。

FreeCAD 在 1.1 版本中添加了基于 ElmerFEM 的静态电流仿真支持，使仿真流程变得简单了很多。

本文假设对一条铜排进行仿真，条件为：

  • 输入电压：48V
  • 输入电流：10A

材料、网格与方程配置

  1. 将模型拖入 FreeCAD，创建一个仿真容器

  2. 为模型分配材料，选择 Copper-Generic（纯铜），然后以实体模式将其应用到模型

  3. 选中模型，创建网格对象，生成网格

  4. 创建 Elmer 求解器对象，然后选中刚创建的求解器对象，添加静态电流方程

  5. 双击创建的方程，然后将模型实体添加到方程

边界条件

  1. 选中求解器对象，然后添加静电势边界条件，配置输入电压

    • 边界条件类型：Dirichlet
    • 电势：48V

    然后添加电压输入面

  2. 选中求解器对象，然后添加电流密度边界条件，配置输入电流

    • 模式：Normal
    • 密度值为负，代表从该面输出
    • 求解器只接受电流密度作为参数，可以使用测量工具获得面积，然后在输入框中直接计算，不用手动将单位转换为 A/m^2

    然后添加电流输出面

仿真

  • 双击求解器对象，在任务面板中选择 Apply 进行求解

  • 结果包含在 SolverElmerResult 对象中，将其导出后可在 Paraview 等软件中进一步进行分析。

电势 电流密度

工程文件