Lineární statická analýza (pružnost)¶
Pro tuto analýzu použijte data v tutorial/01_elastic_hinge.
Předmět analýzy¶
Předmětem analýzy je součást závěsu. Její geometrie je znázorněna na obrázku 4.1.1 a data sítě na obrázku 4.1.2.
| Položka | Popis | Poznámky | Odkaz |
|---|---|---|---|
| Typ analýzy | Lineární statická analýza | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Počet uzlů | 84,056 | ||
| Počet prvků | 49,871 | ||
| Typ prvku | 10uzlový kvadratický tetraedrický prvek | !ELEMENT,TYPE=342 | Knihovna prvků |
| Název materiálu | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Data materiálu |
| Vlastnosti materiálu | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Okrajové podmínky | Omezení, soustředěné zatížení | ||
| Metoda řešení soustavy | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Obrázek 4.1.1 Tvar součásti závěsu
Obrázek 4.1.2 Data sítě součásti závěsu
Obsah analýzy¶
Rozbalte zdrojový kód FrontISTR, přejděte do adresáře tohoto příkladu a zkontrolujte, že následující soubory potřebné pro analýzu
| Název souboru | Typ | Úloha |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat | Celková řídicí data | Určuje vstupní a výstupní soubory pro data sítě a řídicí data analýzy |
hinge.cnt | Řídicí data analýzy | Definuje typ analýzy, okrajové podmínky posunutí, soustředěná zatížení atd. a také řízení řešiče a vizualizátoru |
hinge.msh | Data sítě | Definuje síť konečných prvků a její materiálová data a data sekcí |
jsou přítomny.
Výstup:
Proveďte napěťovou analýzu, při níž je omezeno posunutí upevněných ploch znázorněných na obrázku 4.1.1 a na zatěžovanou plochu je aplikováno soustředěné zatížení. Celková řídicí data a řídicí data analýzy jsou uvedena níže.
Celková řídicí data hecmw_ctrl.dat¶
Tento soubor určuje vstupní a výstupní soubory pro data sítě a řídicí data analýzy.
#
# pro řešič
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # Určuje jeden soubor dat sítě
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Určuje řídicí data analýzy
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Určuje výsledková data
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Určuje vizualizační data
hinge_vis
Řídicí data analýzy hinge.cnt¶
Tento soubor definuje typ analýzy, okrajové podmínky posunutí, soustředěná zatížení atd. a také řízení řešiče a vizualizátoru.
# Řídicí soubor pro FISTR
## Řízení analýzy
!VERSION # Určuje verzi formátu souboru
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Určuje typ analýzy
!WRITE,RESULT # Určuje výstup výsledkových dat
!WRITE,VISUAL # Určuje výstup vizualizačních dat
## Řízení řešiče
### Okrajová podmínka
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Určuje omezenou plochu 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Určuje omezenou plochu 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Určuje zatěžovanou plochu
### Materiál
!MATERIAL, NAME=STEEL # Určuje materiálové vlastnosti
!ELASTIC # Definuje pružný materiál
210000.0, 0.3
!DENSITY # Definuje objemovou hmotnost
7.85e-6
### Nastavení řešiče
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Řídí řešič
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Řízení postprocessingu
!VISUAL,method=PSR # Určuje metodu vizualizace
!surface_num=1 # Počet ploch v 1 vykreslení povrchu
!surface 1 # Určuje obsah povrchu
!output_type=VTK # Určuje typ vizualizačního souboru
!END # Označuje konec řídicích dat analýzy
Data sítě¶
Tento soubor definuje síť konečných prvků a její materiálová data a data sekcí.
(Pouze výňatek)
!HEADER
HECMW_Msh File generated by REVOCAP
!NODE
1, -1.22042, 2.23355, 1.65220
2, -1.27050, -3.10529, 1.59209
...
!ELEMENT, TYPE=342
1, 1157, 3549, 3321, 3739, 12629, 12627, 12626, 12628, 12631, 12630
2, 8207, 3321, 3549, 3739, 12629, 12633, 12632, 12634, 12630, 12631
...
!MATERIAL, NAME=STEEL, ITEM=2
!ITEM=1, SUBITEM=2
210000.0, 0.3
!ITEM=2, SUBITEM=1
7.85e-6
!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=Solid0, MATERIAL=STEEL
!EGROUP, EGRP=Solid0
1
2
...
!END
Postup analýzy¶
Spusťte spustitelný soubor FrontISTR fistr1.
(Spuštění se 4 vlákny)
##################################################################
# FrontISTR
#
##################################################################
---
version: 5.1.0
git_hash: acab000c8c633b7b9d596424769e14363f720841
build:
date: 2020-10-05T07:39:55Z
MPI: enabled
OpenMP: enabled
option: "-p --with-tools --with-refiner --with-metis --with-mumps --with-lapack --with-ml --with-mkl "
HECMW_METIS_VER: 5
execute:
date: 2020-10-07T10:01:16+0900
processes: 1
threads: 4
cores: 4
host:
0: flow-p06
---
...
Step control not defined! Using default step=1
fstr_setup: OK
Start visualize PSF 1 at timestep 0
loading step= 1
sub_step= 1, current_time= 0.0000E+00, time_inc= 0.1000E+01
loading_factor= 0.0000000 1.0000000
### 3x3 BLOCK CG, SSOR, 1
1 1.903375E+00
2 1.974378E+00
3 2.534627E+00
...
...
2967 1.080216E-08
2968 1.004317E-08
2969 9.375729E-09
### Relative residual = 9.39429E-09
### summary of linear solver
2969 iterations 9.394286E-09
set-up time : 1.953022E-01
solver time : 5.704201E+01
solver/comm time : 5.145826E-01
solver/matvec : 2.306329E+01
solver/precond : 2.632665E+01
solver/1 iter : 1.921253E-02
work ratio (%) : 9.909789E+01
Start visualize PSF 1 at timestep 1
### FSTR_SOLVE_NLGEOM FINISHED!
====================================
TOTAL TIME (sec) : 59.99
pre (sec) : 0.71
solve (sec) : 59.29
====================================
FrontISTR Completed !!
Analýza je dokončena, jakmile se zobrazí FrontISTR Completed !!.
Výsledky analýzy¶
Po dokončení analýzy se vytvoří několik nových souborů.
Výstup:
0.log hecmw_ctrl.dat hinge.res.0.0 hinge_vis_psf.0001
FSTR.dbg.0 hecmw_vis.ini hinge.res.0.1 hinge_vis_psf.0001.pvtu
FSTR.msg hinge.cnt hinge_vis_psf.0000
FSTR.sta hinge.msh hinge_vis_psf.0000.pvtu
Soubory *.res.* jsou výsledková data obsahující výsledky analýzy FrontISTR. Lze je zobrazit pomocí REVOCAP_PrePost a podobných nástrojů.
Soubory *_vis_* jsou vizualizační data a lze je zobrazit pomocí obecného vizualizačního softwaru. V tomto příkladu jsou data vypsána ve formátu VTK, proto je zobrazte pomocí ParaView nebo podobného softwaru.
Konturový diagram von Misesova napětí vytvořený pomocí REVOCAP_PrePost je znázorněn na obrázku 4.1.3. Jako číselná data výsledků analýzy je níže uvedena také část protokolu výsledků analýzy.
Obrázek 4.1.3 Výsledek analýzy von Misesova napětí
Protokol výsledků analýzy 0.log¶
fstr_setup: OK
#### Result step= 0
##### Local Summary @Node :Max/IdMax/Min/IdMin####
//U1 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//U2 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//U3 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//SMS 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//SMS 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
##### Global Summary @Node :Max/IdMax/Min/IdMin####
//U1 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//U2 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//U3 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//SMS 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//E31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S11 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S22 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S33 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S12 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S23 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//S31 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
//SMS 0.0000E+00 1 0.0000E+00 1
#### Result step= 1
##### Local Summary @Node :Max/IdMax/Min/IdMin####
//U1 3.9115E-02 82452 -7.1083E-04 65233
//U2 7.4504E-05 354 -5.8813E-04 696
//U3 5.9493E-04 84 -5.8751E-03 61080
//E11 1.3777E-03 130 -1.3653E-03 77625
//E22 4.9199E-04 61 -5.4370E-04 102
//E33 6.8634E-04 51036 -6.1176E-04 30070
//E12 7.1556E-04 27808 -6.8093E-04 27863
//E23 5.3666E-04 56 -5.4347E-04 82
//E31 7.2396E-04 36168 -9.6621E-04 130
//S11 3.8626E+02 130 -3.6387E+02 28580
//S22 1.6628E+02 130 -1.5743E+02 28580
//S33 1.6502E+02 30033 -1.5643E+02 28580
//S12 5.7795E+01 27808 -5.4998E+01 27863
//S23 4.3345E+01 56 -4.3896E+01 82
//S31 5.8474E+01 36168 -7.8040E+01 130
//SMS 2.8195E+02 77625 1.2755E-02 75112
##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 1.0731E-03 10485 -1.2123E-03 41779
//E22 3.9143E-04 33536 -4.1389E-04 22892
//E33 5.9415E-04 44563 -5.0497E-04 47965
//E12 5.3264E-04 9163 -5.0405E-04 9161
//E23 3.9226E-04 33024 -4.1464E-04 23465
//E31 5.7633E-04 43142 -4.8019E-04 9571
//S11 2.7231E+02 9180 -2.9763E+02 41779
//S22 1.0792E+02 9180 -1.0656E+02 41779
//S33 1.3921E+02 44569 -1.1431E+02 47974
//S12 4.3021E+01 9163 -4.0712E+01 9161
//S23 3.1683E+01 33024 -3.3490E+01 23465
//S31 4.6550E+01 43142 -3.8785E+01 9571
//SMS 2.4057E+02 41779 3.1383E-02 38687
##### Global Summary @Node :Max/IdMax/Min/IdMin####
//U1 3.9115E-02 82452 -7.1083E-04 65233
//U2 7.4504E-05 354 -5.8813E-04 696
//U3 5.9493E-04 84 -5.8751E-03 61080
//E11 1.3777E-03 130 -1.3653E-03 77625
//E22 4.9199E-04 61 -5.4370E-04 102
//E33 6.8634E-04 51036 -6.1176E-04 30070
//E12 7.1556E-04 27808 -6.8093E-04 27863
//E23 5.3666E-04 56 -5.4347E-04 82
//E31 7.2396E-04 36168 -9.6621E-04 130
//S11 3.8626E+02 130 -3.6387E+02 28580
//S22 1.6628E+02 130 -1.5743E+02 28580
//S33 1.6502E+02 30033 -1.5643E+02 28580
//S12 5.7795E+01 27808 -5.4998E+01 27863
//S23 4.3345E+01 56 -4.3896E+01 82
//S31 5.8474E+01 36168 -7.8040E+01 130
//SMS 2.8195E+02 77625 1.2755E-02 75112
##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 1.0731E-03 10485 -1.2123E-03 41779
//E22 3.9143E-04 33536 -4.1389E-04 22892
//E33 5.9415E-04 44563 -5.0497E-04 47965
//E12 5.3264E-04 9163 -5.0405E-04 9161
//E23 3.9226E-04 33024 -4.1464E-04 23465
//E31 5.7633E-04 43142 -4.8019E-04 9571
//S11 2.7231E+02 9180 -2.9763E+02 41779
//S22 1.0792E+02 9180 -1.0656E+02 41779
//S33 1.3921E+02 44569 -1.1431E+02 47974
//S12 4.3021E+01 9163 -4.0712E+01 9161
//S23 3.1683E+01 33024 -3.3490E+01 23465
//S31 4.6550E+01 43142 -3.8785E+01 9571
//SMS 2.4057E+02 41779 3.1383E-02 38687