Ανάλυση απόκρισης συχνότητας¶

Για την εκτέλεση αυτής της ανάλυσης χρησιμοποιούνται τα δεδομένα του tutorial/17_freq_beam.

Αντικείμενο ανάλυσης¶

Το αντικείμενο ανάλυσης είναι πρόβολος δοκός· η γεωμετρία παρουσιάζεται στο Σχήμα 4.17.1 και τα δεδομένα πλέγματος στο Σχήμα 4.17.2.

Περιεχόμενο ανάλυσης¶

Εκτελείται ανάλυση απόκρισης συχνότητας στην οποία το ένα άκρο του προβόλου δοκού που αποτελεί το αντικείμενο ανάλυσης είναι πλήρως δεσμευμένο και σε δύο κόμβους του αντίθετου άκρου εφαρμόζονται συγκεντρωμένα φορτία.

Ως διαδικασία, πρώτα εκτελείται ιδιομορφική ανάλυση έως τη 10ή ιδιομορφή με τις ίδιες οριακές συνθήκες και στη συνέχεια εκτελείται η ανάλυση χρησιμοποιώντας τις ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα έως την 5ή ιδιομορφή. Τα συνολικά δεδομένα ελέγχου και τα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης για την ιδιομορφική ανάλυση και την ανάλυση απόκρισης συχνότητας παρουσιάζονται παρακάτω.

Συνολικά δεδομένα ελέγχου 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

Συνολικά δεδομένα ελέγχου 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

Στην ανάλυση απόκρισης συχνότητας τα ιδιοδιανύσματα αναγινώσκονται από το αρχείο αποτελεσμάτων eig_beam.res που έγραψε η ιδιομορφική ανάλυση· για αυτόν τον λόγο καθορίζεται ως NAME=result-in. Τα αποτελέσματα της σάρωσης συχνότητας εξάγονται στο beam.res της NAME=fstrRES, ενώ τα αποτελέσματα χρονικού ιστορικού στη συχνότητα που καθορίζεται από το !DYNAMIC (15000 Hz) εξάγονται στο beam_dyna.res της NAME=fstrDYNA (→ !RESULT).

Δεδομένα ελέγχου ανάλυσης 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

Δεδομένα ελέγχου ανάλυσης 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

Διαδικασία ανάλυσης¶

Αρχικά, μετονομάστε τα συνολικά δεδομένα ελέγχου της ιδιομορφικής ανάλυσης hecmw_ctrl_eigen.dat σε hecmw_ctrl.dat και εκτελέστε την ιδιομορφική ανάλυση.

Στη συνέχεια, μετονομάστε τα συνολικά δεδομένα ελέγχου της ανάλυσης απόκρισης συχνότητας hecmw_ctrl_freq.dat σε hecmw_ctrl.dat και το αρχείο καταγραφής αποτελεσμάτων της ιδιομορφικής ανάλυσης 0.log σε eigen_0.log (όπως καθορίζεται στα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης της ανάλυσης απόκρισης συχνότητας) και εκτελέστε την ανάλυση απόκρισης συχνότητας.

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

Παράλληλη εκτέλεση¶

Όταν τα ίδια δεδομένα διαμερίζονται σε 2 περιοχές και εκτελούνται παράλληλα, η ιδιομορφική ανάλυση και η ανάλυση απόκρισης συχνότητας εκτελούνται στο ίδιο κατανομημένο πλέγμα. Επειδή κάθε διεργασία της ανάλυσης απόκρισης συχνότητας αναγινώσκοντας τα ιδιοδιανύσματα από τα αρχεία αποτελεσμάτων που έγραψε η ιδιομορφική ανάλυση ανά μερική περιοχή, τα αποτελέσματα της ιδιομορφικής ανάλυσης που εκτελέστηκε διαδοχικά ή τα αποτελέσματα της ιδιομορφικής ανάλυσης που εκτελέστηκε με διαφορετική διαμέριση περιοχών δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν (→ Τύποι ανάλυσης).

Αρχικά, δημιουργήστε τα επόμενα συνολικά δεδομένα ελέγχου hecmw_ctrl_part.dat και δεδομένα ελέγχου διαμέρισης περιοχής hecmw_part_ctrl.dat και διαμερίστε τα δεδομένα πλέγματος σε 2 περιοχές.

!MESH, NAME=part_in, TYPE=HECMW-ENTIRE
beam.msh
!MESH, NAME=part_out, TYPE=HECMW-DIST
beam_2

!PARTITION, TYPE=NODE-BASED, METHOD=KMETIS, DOMAIN=2

Στη συνέχεια, αλλάξτε τον καθορισμό NAME=fstrMSH και στα δύο αρχεία, hecmw_ctrl_eigen.dat και hecmw_ctrl_freq.dat, στα διαμερισμένα δεδομένα πλέγματος.

!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-DIST
beam_2

Με την ίδια σειρά όπως στη διαδοχική εκτέλεση, εκτελέστε την ιδιομορφική ανάλυση και την ανάλυση απόκρισης συχνότητας με 2 διεργασίες.

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

Επειδή ο κατάλογος των ιδιοτιμών εξάγεται μόνο στο αρχείο καταγραφής 0.log του rank 0, αυτό χρησιμοποιείται ως eigen_0.log. Τα αρχεία αποτελεσμάτων εξάγονται ανά διεργασία, όπως στο beam_dyna.res.<rank>.<αριθμός>. Η σχέση μεταξύ συχνότητας και πλάτους μετατόπισης του κόμβου παρακολούθησης εξάγεται στο αρχείο καταγραφής (<rank>.log) της διεργασίας που είναι υπεύθυνη για τον κόμβο αυτό. Οι τιμές που λαμβάνονται συμφωνούν με τα αποτελέσματα της διαδοχικής εκτέλεσης στο πλαίσιο σφάλματος στρογγυλοποίησης.

Αποτελέσματα ανάλυσης¶

Η σχέση μεταξύ συχνότητας και πλάτους μετατόπισης του κόμβου παρακολούθησης (αριθμός κόμβου 1) που καθορίζεται στα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης δημιουργείται με Microsoft Excel και παρουσιάζεται στο Σχήμα 4.17.3. Επιπλέον, ως αριθμητικά δεδομένα των αποτελεσμάτων, παρατίθεται παρακάτω τμήμα του αρχείου καταγραφής αποτελεσμάτων.

Αρχείο καταγραφής αποτελεσμάτων 0.log (ανάλυση απόκρισης συχνότητας)¶

 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