Analýza frekvenční odezvy¶
Pro provedení této analýzy se použijí data v tutorial/17_freq_beam.
Předmět analýzy¶
Předmětem analýzy je konzolový nosník; jeho geometrie je zobrazena na obrázku 4.17.1 a data sítě na obrázku 4.17.2.
| Položka | Popis | Poznámka | Odkaz |
|---|---|---|---|
| Typ analýzy | Analýza frekvenční odezvy | !SOLUTION,TYPE=EIGEN !SOLUTION,TYPE=DYNAMIC | |
| Počet uzlů | 55 | ||
| Počet prvků | 126 | ||
| Typ prvku | čtyřuzlový lineární tetraedrický prvek | !ELEMENT,TYPE=341 | |
| Název materiálu | Material-1 | !MATERIAL,NAME=Material-1 | |
| Okrajové podmínky | Omezení, soustředěné zatížení, vlastní hodnota | !EIGENREAD | |
| Řešení maticové soustavy | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Obsah analýzy¶
Koncová část konzolového nosníku, který je předmětem analýzy, je plně upevněna a provede se analýza frekvenční odezvy, při níž se soustředěná zatížení aplikují na dva uzly na opačném konci.
Jako postup se nejdřív provede modální analýza až do 10. módu za stejných okrajových podmínek; poté se provede analýza s použitím vlastních hodnot a vlastních vektorů až do 5. módu. Celková řídicí data a řídicí data analýzy pro modální analýzu i pro analýzu frekvenční odezvy jsou uvedena níže.
Celková řídicí data hecmw_ctrl_eigen.dat¶
##
## HEC-MW control file for FrontSTR
## Auto created by fstr_srun.sh
## Fri Nov 26 16:02:33 2010
##
!MESH, NAME=fstrMSH,TYPE=HECMW-ENTIRE
beam.msh
!CONTROL,NAME=fstrCNT
beam_eigen.cnt
!RESULT,NAME=fstrRES,IO=OUT
eig_beam.res
!RESULT,NAME=vis_out,IO=OUT
beam.vis
Celková řídicí data hecmw_ctrl_freq.dat¶
##
## HEC-MW control file for FrontSTR
## Auto created by fstr_srun.sh
## Fri Nov 26 16:02:33 2010
##
!MESH, NAME=fstrMSH,TYPE=HECMW-ENTIRE
beam.msh
!CONTROL,NAME=fstrCNT
beam_freq.cnt
!RESULT,NAME=fstrRES,IO=OUT
beam.res
!RESULT,NAME=vis_out,IO=OUT
beam.vis
!RESULT,NAME=fstrDYNA,IO=OUT
beam_dyna.res
!RESULT,NAME=result-in,IO=IN
eig_beam.res
Analýza frekvenční odezvy načítá vlastní vektory ze souboru výsledků, který modální analýza zapsala do eig_beam.res, a proto se tento soubor udává jako NAME=result-in. Výsledky skenování frekvence se zapisují do beam.res s NAME=fstrRES a výsledky časového průběhu při frekvenci zadané v !DYNAMIC (15000 Hz) se zapisují do beam_dyna.res s NAME=fstrDYNA (→ !RESULT).
Řídicí data analýzy beam_eigen.cnt¶
# Control File for FISTR
!VERSION
3
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
!SOLUTION, TYPE=EIGEN
!EIGEN
10, 1.0E-8, 60
!BOUNDARY
_PickedSet4, 1, 3, 0.0
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=NO,TIMELOG=YES
10000, 1
1.0e-8, 1.0, 0.0
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END
Řídicí data analýzy beam_freq.cnt¶
# Control File for FISTR
!VERSION
3
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
!SOLUTION, TYPE=DYNAMIC
!DYNAMIC
11 , 2
14000, 16000, 20, 15000.0
0.0, 6.6e-5
1, 1, 0.0, 7.2E-7
10, 2, 1
1, 1, 1, 1, 1, 1
!EIGENREAD
eigen_0.log
1, 5
!BOUNDARY
_PickedSet4, 1, 3, 0.0
!FLOAD, LOAD CASE=2
_PickedSet5, 2, 1.
!FLOAD, LOAD CASE=2
_PickedSet6, 2, 1.
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=NO,TIMELOG=YES
10000, 1
1.0e-8, 1.0, 0.0
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END
Postup analýzy¶
Nejprve změňte celková řídicí data pro modální analýzu hecmw_ctrl_eigen.dat na hecmw_ctrl.dat a proveďte modální analýzu.
Poté změňte celková řídicí data pro analýzu frekvenční odezvy hecmw_ctrl_freq.dat na hecmw_ctrl.dat a soubor protokolu výsledků modální analýzy 0.log na eigen_0.log (soubor je zadán v řídicích datech analýzy pro analýzu frekvenční odezvy) a proveďte analýzu frekvenční odezvy.
cp hecmw_ctrl_eigen.dat hecmw_ctrl.dat
fistr1 -t 4
mv 0.log eigen_0.log
cp hecmw_ctrl_freq.dat hecmw_ctrl.dat
fistr1 -t 4
Souběžné provedení¶
Pokud se stejná data mají rozdělit do dvou domén a provést souběžně, provede se modální analýza i analýza frekvenční odezvy na stejné distribuované síti. Každý proces analýzy frekvenční odezvy načítá vlastní vektory ze souborů výsledků, které modální analýza vypsala pro každou dílčí doménu, a proto nelze použít výsledky modální analýzy provedené sekvenčně ani výsledky modální analýzy provedené s jiným rozdělením do domén (→ typ analýzy).
Nejprve vytvořte celková řídicí data hecmw_ctrl_part.dat a řídicí data pro rozdělení do domén hecmw_part_ctrl.dat a rozdělte data sítě do dvou domén.
Poté v hecmw_ctrl_eigen.dat i v hecmw_ctrl_freq.dat změňte zadání NAME=fstrMSH na data sítě po rozdělení.
Ve stejném pořadí jako při sekvenčním provedení proveďte modální analýzu a analýzu frekvenční odezvy se dvěma procesy.
cp hecmw_ctrl_part.dat hecmw_ctrl.dat
hecmw_part1
cp hecmw_ctrl_eigen.dat hecmw_ctrl.dat
mpirun -np 2 fistr1 -t 1
mv 0.log eigen_0.log
cp hecmw_ctrl_freq.dat hecmw_ctrl.dat
mpirun -np 2 fistr1 -t 1
Seznam vlastních hodnot se zapisuje pouze do souboru protokolu ranku 0 0.log, proto se tento soubor přejmenuje na eigen_0.log. Soubory výsledků se zapisují pro každý proces v podobě beam_dyna.res.<rank>.<číslo>. Vztah mezi frekvencí a amplitudou posunutí monitorovacího uzlu se zapisuje do souboru protokolu procesu, který daný uzel obsluhuje (<rank>.log). Získané hodnoty souhlasí s výsledky sekvenčního provedení v rozsahu zaokrouhlovacích chyb.
Výsledky analýzy¶
Vztah mezi frekvencí a amplitudou posunutí monitorovacího uzlu (uzel číslo 1) zadaného v řídicích datach analýzy je vytvořen v Microsoft Excel a zobrazen na obrázku 4.17.3. Jako číselná data výsledků analýzy je níže rovněž uvedena část souboru protokolu výsledků analýzy.
Protokol výsledků analýzy 0.log (analýza frekvenční odezvy)¶
fstr_setup: OK
Rayleigh alpha: 0.0000000000000000
Rayleigh beta: 7.1999999999999999E-007
read from=eigen_0.log
start mode= 1
end mode= 5
start frequency: 14000.000000000000
end frequency: 16000.000000000000
number of the sampling points 20
monitor nodeid= 1
14100.000000000000 [Hz] : 8.3935554529723885E-002
14100.000000000000 [Hz] : 1 .res
14200.000000000000 [Hz] : 9.1211083509607632E-002
14200.000000000000 [Hz] : 2 .res
14300.000000000000 [Hz] : 9.9579777896922961E-002
14300.000000000000 [Hz] : 3 .res
14400.000000000000 [Hz] : 0.10914967594967491
14400.000000000000 [Hz] : 4 .res
14500.000000000000 [Hz] : 0.11992223203326918
14500.000000000000 [Hz] : 5 .res
14600.000000000000 [Hz] : 0.13164981801806747
14600.000000000000 [Hz] : 6 .res
14700.000000000000 [Hz] : 0.14360931008440975
14700.000000000000 [Hz] : 7 .res
14800.000000000000 [Hz] : 0.15436500205940235
14800.000000000000 [Hz] : 8 .res
14900.000000000000 [Hz] : 0.16180768408076251
14900.000000000000 [Hz] : 9 .res
15000.000000000000 [Hz] : 0.16388019610373711
15000.000000000000 [Hz] : 10 .res
15100.000000000000 [Hz] : 0.15982110598747551
15100.000000000000 [Hz] : 11 .res
15200.000000000000 [Hz] : 0.15074650286398145
15200.000000000000 [Hz] : 12 .res
15300.000000000000 [Hz] : 0.13885370598993371
15300.000000000000 [Hz] : 13 .res
15400.000000000000 [Hz] : 0.12618976409021948
15400.000000000000 [Hz] : 14 .res
15500.000000000000 [Hz] : 0.11405716994112736
15500.000000000000 [Hz] : 15 .res
15600.000000000000 [Hz] : 0.10306231010139058
15600.000000000000 [Hz] : 16 .res
15700.000000000000 [Hz] : 9.3374567545990342E-002
15700.000000000000 [Hz] : 17 .res
15800.000000000000 [Hz] : 8.4945897112663621E-002
15800.000000000000 [Hz] : 18 .res
15900.000000000000 [Hz] : 7.7641947016103510E-002
15900.000000000000 [Hz] : 19 .res
16000.000000000000 [Hz] : 7.1307642422355627E-002
16000.000000000000 [Hz] : 20 .res
start time: 0.0000000000000000
end time: 6.6000000000000005E-005
frequency: 15000.000000000000
node id: 1
num disp: 10
time= 0.0000000000000000 : 1 .res
time= 0.0000000000000000 : 1 .vis
time= 6.6000000000000003E-006 : 2 .res
time= 6.6000000000000003E-006 : 2 .vis
time= 1.3200000000000001E-005 : 3 .res
time= 1.3200000000000001E-005 : 3 .vis
time= 1.9800000000000000E-005 : 4 .res
time= 1.9800000000000000E-005 : 4 .vis
time= 2.6400000000000001E-005 : 5 .res
time= 2.6400000000000001E-005 : 5 .vis
time= 3.3000000000000003E-005 : 6 .res
time= 3.3000000000000003E-005 : 6 .vis
time= 3.9600000000000000E-005 : 7 .res
time= 3.9600000000000000E-005 : 7 .vis
time= 4.6200000000000005E-005 : 8 .res
time= 4.6200000000000005E-005 : 8 .vis
time= 5.2800000000000003E-005 : 9 .res
time= 5.2800000000000003E-005 : 9 .vis
time= 5.9400000000000000E-005 : 10 .res
time= 5.9400000000000000E-005 : 10 .vis