تحلیل پاسخ فرکانسی¶

برای اجرای این تحلیل از داده‌های tutorial/17_freq_beam استفاده می‌شود.

مدل تحلیل¶

موضوع تحلیل یک تیر یک‌سرگیردار است؛ شکل آن در شکل 4.17.1 و داده‌های مش آن در شکل 4.17.2 نشان داده شده‌اند.

مورد	توضیح	یادداشت‌ها
نوع تحلیل	تحلیل پاسخ فرکانسی	!SOLUTION,TYPE=EIGEN !SOLUTION,TYPE=DYNAMIC
تعداد گره‌ها	55
تعداد المان‌ها	126
نوع المان	المان تتراهدرال خطی 4گرهی	!ELEMENT,TYPE=341
نام ماده	Material-1	!MATERIAL,NAME=Material-1
شرایط مرزی	قید، بار متمرکز، مقدار ویژه	!EIGENREAD
حل‌گر ماتریسی	CG/SSOR	!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1

شکل تیر یک‌سرگیردار

شکل 4.17.1　شکل تیر یک‌سرگیردار

داده‌های مش تیر یک‌سرگیردار

شکل 4.17.2　داده‌های مش تیر یک‌سرگیردار

محتوای تحلیل¶

در این تحلیل پاسخ فرکانسی، انتهای تیر یک‌سرگیردار موضوع تحلیل کاملاً مقید می‌شود و بار متمرکز به دو گره در انتهای مقابل اعمال می‌شود.

در روند تحلیل، ابتدا تحلیل مودال تا مود دهم با همان شرایط مرزی انجام می‌شود؛ سپس تحلیل پاسخ فرکانسی با استفاده از مقادیر ویژه و بردارهای ویژه تا مود پنجم اجرا می‌شود. داده‌های کنترل کلی و داده‌های کنترل تحلیل برای تحلیل مودال و تحلیل پاسخ فرکانسی در ادامه آمده‌اند.

داده‌های کنترل کلی `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

داده‌های کنترل کلی `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

در تحلیل پاسخ فرکانسی، بردارهای ویژه از فایل نتیجه‌ای که تحلیل مودال در eig_beam.res خروجی داده است خوانده می‌شود؛ بنابراین آن را با NAME=result-in مشخص کنید. نتایج پیمایش فرکانس در beam.res با NAME=fstrRES و نتایج تاریخچهٔ زمانی در فرکانس مشخص‌شده در !DYNAMIC (15000Hz) در beam_dyna.res با NAME=fstrDYNA خروجی داده می‌شوند (→ !RESULT).

داده‌های کنترل تحلیل `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

داده‌های کنترل تحلیل `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

روش اجرای تحلیل¶

ابتدا فایل داده‌های کنترل کلی تحلیل مودال، یعنی hecmw_ctrl_eigen.dat را با نام hecmw_ctrl.dat تغییر نام دهید و تحلیل مودال را اجرا کنید.

سپس فایل داده‌های کنترل کلی تحلیل پاسخ فرکانسی، یعنی hecmw_ctrl_freq.dat را با نام hecmw_ctrl.dat و فایل گزارش نتایج تحلیل مودال، یعنی 0.log را با نام eigen_0.log (نامی که در داده‌های کنترل تحلیل پاسخ فرکانسی مشخص شده است) تغییر نام دهید و تحلیل پاسخ فرکانسی را اجرا کنید.

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

اجرای موازی¶

در صورت تقسیم همین داده به 2 دامنه و اجرای موازی، تحلیل مودال و تحلیل پاسخ فرکانسی را روی همان مش توزیع‌شده اجرا کنید. هر فرایند تحلیل پاسخ فرکانسی بردارهای ویژه را از فایل‌های نتیجه‌ای می‌خواند که تحلیل مودال برای هر دامنهٔ جزئی خروجی داده است؛ بنابراین نتایج تحلیل مودال که به‌صورت ترتیبی اجرا شده یا با تقسیم دامنهٔ دیگر اجرا شده قابل استفاده نیستند (→ نوع تحلیل).

ابتدا داده‌های کنترل کلی زیر با نام hecmw_ctrl_part.dat و داده‌های کنترل پارتیشن‌بندی مش با نام hecmw_part_ctrl.dat را بسازید و داده‌های مش را به 2 دامنه تقسیم کنید.

!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

سپس مشخصات NAME=fstrMSH در هر دو فایل hecmw_ctrl_eigen.dat و hecmw_ctrl_freq.dat را به داده‌های مش پس از پارتیشن‌بندی تغییر دهید.

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

در همان ترتیب اجرای ترتیبی، تحلیل مودال و تحلیل پاسخ فرکانسی را با 2 فرایند اجرا کنید.

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

فهرست مقادیر ویژه فقط در فایل گزارش 0.log فرایند رنک 0 خروجی داده می‌شود؛ بنابراین آن را با نام eigen_0.log ذخیره کنید. فایل‌های نتیجه برای هر فرایند جداگانه، به‌صورت beam_dyna.res.<رنک>.<شماره>، خروجی داده می‌شوند. رابطهٔ فرکانس و دامنهٔ جابه‌جایی گره پایش‌شده در فایل گزارش فرایندی که مسئول آن گره است (<رنک>.log) خروجی داده می‌شود. مقادیر به‌دست‌آمده با نتایج اجرای ترتیبی تا محدودهٔ خطای گرد کردن مطابقت دارند.

نتایج تحلیل¶

رابطهٔ فرکانس و دامنهٔ جابه‌جایی گره پایش‌شده (شماره گره 1) که در داده‌های کنترل تحلیل مشخص شده با Microsoft Excel رسم شده و در شکل 4.17.3 نشان داده شده است. همچنین، به‌عنوان داده‌های عددی نتایج تحلیل، بخشی از فایل گزارش نتایج تحلیل در ادامه آمده است.

رابطه فرکانس و دامنه جابه‌جایی گره پایش‌شده

شکل 4.17.3　رابطه فرکانس و دامنه جابه‌جایی گره پایش‌شده

گزارش نتایج تحلیل `0.log` (تحلیل پاسخ فرکانسی)¶

 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

تحلیل پاسخ فرکانسی¶

مدل تحلیل¶

محتوای تحلیل¶

داده‌های کنترل کلی hecmw_ctrl_eigen.dat¶

داده‌های کنترل کلی hecmw_ctrl_freq.dat¶

داده‌های کنترل تحلیل beam_eigen.cnt¶

داده‌های کنترل تحلیل beam_freq.cnt¶