Lineare statische Analyse (Elastizität, parallel)¶
Für eine statische Analyse (Elastizität) mit 4 parallelen Prozessen werden die Daten in tutorial/02_elastic_hinge_parallel verwendet.
Analysemodell¶
| Merkmal | Inhalt | Hinweise | Referenz |
|---|---|---|---|
| Analysetyp | Lineare statische Analyse | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Anzahl der Knoten | 84,056 | ||
| Anzahl der Elemente | 49,871 | ||
| Elementtyp | Quadratisches 10-Knoten-Tetraederelement | !ELEMENT,TYPE=342 | Elementbibliothek |
| Materialname | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Materialdaten |
| Materialeigenschaften | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Randbedingungen | Lagerung, Einzellast | ||
| Matrixlöser | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Abb. 4.2.1 Berechnungsbereich jedes Knotens
Analyseinhalt¶
Entpacken Sie den FrontISTR-Code, wechseln Sie in das Verzeichnis dieses Beispiels und prüfen Sie, ob die für die Analyse erforderlichen Dateien
| Dateiname | Typ | Rolle |
|---|---|---|
| hecmw_ctrl.dat | Gesamtsteuerungsdaten | |
| hinge.cnt | Analysesteuerungsdaten | |
| hinge.msh | Netzdaten | |
| hecmw_part_ctrl.dat | Steuerdaten für die Netzpartitionierung | Steuerdaten für die Partitionierung der Netzdaten mit hecmw_part1 |
vorhanden sind.
Ausgabe:
Es wird eine Spannungsanalyse durchgeführt, bei der die Verschiebung der Lagerfläche eingeschränkt und auf die Belastungsfläche eine Einzellast aufgebracht wird.
Die Gesamtsteuerungsdaten, Analysesteuerungsdaten und Steuerdaten für die Netzpartitionierung sind nachfolgend dargestellt.
Gesamtsteuerungsdaten hecmw_ctrl.dat¶
#
# für den Partitionierer
#
!MESH, NAME=part_in,TYPE=HECMW-ENTIRE # Ursprüngliche Netzdaten für die Partitionierung mit hecmw_part1
hinge.msh
!MESH, NAME=part_out,TYPE=HECMW-DIST # Dateiname nach der Partitionierung mit hecmw_part1
hinge_4
#
# für den Solver
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-DIST # Partitionierte Netzdaten angeben
hinge_4
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Analysesteuerungsdaten angeben
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Ergebnisdaten angeben
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Visualisierungsdaten angeben
hinge_vis
Analysesteuerungsdaten hinge.cnt¶
# Steuerdatei für FISTR
## Analysesteuerung
!VERSION # Version des Dateiformats angeben
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Analysetyp angeben
!WRITE,RESULT # Ausgabe der Ergebnisdaten angeben
!WRITE,VISUAL # Ausgabe der Visualisierungsdaten angeben
## Solver-Steuerung
### Randbedingung
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Lagerfläche 1 angeben
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Lagerfläche 2 angeben
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Belastungsfläche angeben
### Material
!MATERIAL, NAME=STEEL # Materialeigenschaften angeben
!ELASTIC # Elastisches Material definieren
210000.0, 0.3
!DENSITY # Massendichte definieren
7.85e-6
### Solver-Einstellungen
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Solversteuerung
10000, 2
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Nachbearbeitungssteuerung
!VISUAL,method=PSR # Visualisierungsmethode angeben
!surface_num=1 # Anzahl der Flächen in einem Oberflächen-Rendering
!surface 1 # Inhalt der Fläche angeben
!output_type=VTK # Typ der Visualisierungsdatei angeben
!END # Ende der Analysesteuerungsdaten kennzeichnen
Steuerdaten für die Netzpartitionierung hecmw_part_ctrl.dat¶
Analyseablauf¶
Um FrontISTR mit MPI auszuführen, werden zunächst die Netzdaten hinge.msh in 4 Teilgebiete partitioniert.
Ausgabe:
Oct 07 11:04:52 Info: Reading mesh file...
Oct 07 11:04:52 Info: Starting domain decomposition...
Oct 07 11:04:52 TH(0/8) Info: Creating local mesh for domain #0 ...
Oct 07 11:04:52 TH(2/8) Info: Creating local mesh for domain #1 ...
Oct 07 11:04:52 TH(6/8) Info: Creating local mesh for domain #2 ...
Oct 07 11:04:52 TH(7/8) Info: Creating local mesh for domain #3 ...
Oct 07 11:04:52 Info: Domain decomposition done
Neu werden die Dateien hinge_4.x und part.inp erzeugt.
Ausgabe:
hecmw_ctrl.dat hecmw_part_ctrl.dat hinge.msh hinge_4.1 hinge_4.3
hecmw_part.log hinge.cnt hinge_4.0 hinge_4.2 part.inp
Anschließend wird der FrontISTR-Ausführungsbefehl fistr1 mit MPI ausgeführt.
(MPI mit 4 parallelen Prozessen, 1 OpenMP-Thread)
##################################################################
# 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: 2020-10-07T11:07:21+0900
processes: 4
threads: 1
cores: 4
host:
0: flow-p06
1: flow-p06
2: flow-p06
3: 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, 2
1 2.183567E+00
2 2.423900E+00
3 2.939117E+00
...
2084 1.158654E-08
2085 1.032414E-08
2086 9.436273E-09
### Relative residual = 9.43589E-09
### summary of linear solver
2086 iterations 9.435886E-09
set-up time : 4.695220E-02
solver time : 7.103976E+01
solver/comm time : 1.929294E+01
solver/matvec : 1.544405E+01
solver/precond : 3.243278E+01
solver/1 iter : 3.405549E-02
work ratio (%) : 7.284205E+01
Start visualize PSF 1 at timestep 1
### FSTR_SOLVE_NLGEOM FINISHED!
====================================
TOTAL TIME (sec) : 72.42
pre (sec) : 0.29
solve (sec) : 72.13
====================================
FrontISTR Completed !!
Wenn FrontISTR Completed !! angezeigt wird, ist die Analyse abgeschlossen.
Analyseergebnisse¶
Nach Abschluss der Analyse werden mehrere neue Dateien erzeugt.
Ausgabe:
0.log FSTR.dbg.3 hinge.cnt hinge.res.2.1 hinge_vis_psf.0000
1.log FSTR.msg hinge.msh hinge.res.3.0 hinge_vis_psf.0000.pvtu
2.log FSTR.sta hinge.res.0.0 hinge.res.3.1 hinge_vis_psf.0001
3.log hecmw_ctrl.dat hinge.res.0.1 hinge_4.0 hinge_vis_psf.0001.pvtu
FSTR.dbg.0 hecmw_part.log hinge.res.1.0 hinge_4.1 part.inp
FSTR.dbg.1 hecmw_part_ctrl.dat hinge.res.1.1 hinge_4.2
FSTR.dbg.2 hecmw_vis.ini hinge.res.2.0 hinge_4.3
*.res.* werden als Ergebnisdaten bezeichnet und enthalten die Analyseergebnisse für jeden MPI-Knoten von FrontISTR. Sie können beispielsweise mit REVOCAP_PrePost angezeigt werden.
*_vis_* werden als Visualisierungsdaten bezeichnet und können mit allgemeiner Visualisierungssoftware angezeigt werden. In diesem Beispiel erfolgt die Ausgabe im VTK-Format, sodass sie beispielsweise mit ParaView angezeigt werden.
Abb. 4.2.2 Analyseergebnis der von-Mises-Spannung (Anzeige mit VTK)
Analyseergebnisprotokoll 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 14 0.0000E+00 14
//U2 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//U3 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E11 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E22 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E33 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E12 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E23 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E31 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S11 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S22 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S33 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S12 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S23 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S31 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//SMS 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E22 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E33 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E12 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E23 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//E31 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S11 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S22 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S33 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S12 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S23 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//S31 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
//SMS 0.0000E+00 14 0.0000E+00 14
#### Result step= 1
##### Local Summary @Node :Max/IdMax/Min/IdMin####
//U1 7.4906E-03 50978 -6.9368E-04 51989
//U2 6.1150E-05 2426 -1.2781E-04 40202
//U3 1.8720E-04 2712 -5.5024E-03 67858
//E11 1.3024E-03 28591 -1.2844E-03 28580
//E22 2.1102E-04 24593 -2.0594E-04 205
//E33 6.8634E-04 51036 -5.9603E-04 67794
//E12 5.2186E-04 209 -5.4559E-04 28641
//E23 2.5417E-04 28521 -3.2956E-04 187
//E31 7.2396E-04 36168 -9.5847E-04 28591
//S11 3.6844E+02 28591 -3.6387E+02 28580
//S22 1.5841E+02 28591 -1.5743E+02 28580
//S33 1.5959E+02 51036 -1.5643E+02 28580
//S12 4.2150E+01 209 -4.4067E+01 28641
//S23 2.0529E+01 28521 -2.6618E+01 187
//S31 5.8474E+01 36168 -7.7415E+01 28591
//SMS 2.5134E+02 28591 3.5157E-02 12726
##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
//E11 1.0115E-03 9959 -9.7870E-04 9942
//E22 1.5457E-04 13694 -1.4639E-04 7189
//E33 5.9415E-04 44563 -5.0497E-04 47965
//E12 3.5513E-04 9579 -3.9083E-04 9600
//E23 2.0608E-04 9563 -2.3480E-04 9589
//E31 5.7633E-04 43142 -4.8019E-04 9571
//S11 2.6038E+02 9573 -2.5605E+02 9571
//S22 1.0144E+02 9573 -1.0100E+02 9571
//S33 1.3921E+02 44569 -1.1431E+02 47974
//S12 2.8683E+01 9579 -3.1567E+01 9600
//S23 1.6645E+01 9563 -1.8964E+01 9589
//S31 4.6550E+01 43142 -3.8785E+01 9571
//SMS 2.0350E+02 9959 3.4602E-02 28
##### 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