Translation status

This page has not yet been translated into English, or its translation is out of date. The current 日本語 version is shown as a fallback.

出力・リスタート¶

解析結果は、そのままではメモリ上に存在するため、後処理や可視化、復元・再開のためには適切なファイルとして出力する必要がある。それぞれの用途に応じたファイルフォーマット・出力項目・出力頻度が異なるため、FrontISTR では複数の出力系統を使い分ける．

FrontISTR の出力は，解析値を保存する結果ファイル（!WRITE,RESULT），可視化に用いる可視化ファイル（!WRITE,VISUAL），解析状態を保存するリスタートファイル（!RESTART）の 3 系統で構成される．結果ファイルと可視化ファイルに含める物理量は，それぞれ !OUTPUT_RES と !OUTPUT_VIS で選択する．

機能の全体像¶

出力設定は，次の 3 つの軸を分けて考えると整理しやすい．

軸	主な入力	役割
出力先	`!WRITE,RESULT`，`!WRITE,VISUAL`，`!RESTART`	結果をどの用途のファイルとして保存するかを決める．
出力変数	`!OUTPUT_RES`，`!OUTPUT_VIS`	結果ファイルまたは可視化ファイルに含める物理量を決める．
出力頻度	`FREQUENCY`	何ステップごとにファイルへ書き出すかを決める．

!WRITE,RESULT は結果ファイルを有効化し，!OUTPUT_RES で出力変数を指定する．!WRITE,VISUAL は可視化ファイルを有効化し，!OUTPUT_VIS で可視化に渡す変数を指定する．いずれも FREQUENCY により出力間隔を制御できる．!WRITE は単一カードであり，RESULT / VISUAL / FEMAP は出力先を選ぶパラメータとして同居できる．

!OUTPUT_RES と !OUTPUT_VIS のデータ行には，出力変数名と ON / OFF を列挙する．GROUP を指定すると，出力対象をグループ単位に限定できる．具体的な入力書式と指定可能なデータ行は，キーワードリファレンスを参照する．

!RESTART は結果ファイルや可視化ファイルとは別に，解析状態そのものを保存する．リスタートファイルは，解析を中断した後で同じ状態から再開するために用いる．

出力の選び方¶

出力は，まず確認したい目的から選ぶ．数値値を後処理や別解析で使う場合は結果ファイルを選び，形状や分布を可視化ツールで確認する場合は可視化ファイルを選ぶ．解析を途中から再開する必要がある場合は，通常の結果出力とは別にリスタートファイルを有効にする．

目的	選ぶ出力	主な指定
解析値を保存し，後処理・比較・別解析で利用する	結果ファイル	`!WRITE,RESULT` と `!OUTPUT_RES`
ParaView 等で分布や変形形状を確認する	可視化ファイル	`!WRITE,VISUAL`，`!OUTPUT_VIS`，`!VISUAL`
長時間解析を途中から再開する	リスタートファイル	`!RESTART`
出力容量を抑える	必要な変数だけを出力	`!OUTPUT_RES` / `!OUTPUT_VIS` の `ON` / `OFF` と `FREQUENCY`

大規模解析では，既定出力のまま全ステップを保存すると，結果ファイルと可視化ファイルの容量が大きくなる．必要な物理量だけを ON にし，確認に不要な量を OFF にする．時刻歴を細かく追う必要がない場合は，FREQUENCY を大きくして出力間隔を粗くする．

出力変数は「確認したい物理量」「保存先」「頻度」の順で決めるとよい．たとえば，応力分布を ParaView で確認したい場合は可視化ファイルを有効にし，NSTRESS や NMISES を !OUTPUT_VIS で選ぶ．接触力を数値として後処理したい場合は結果ファイルを有効にし，CONTACT_NFORCE などを !OUTPUT_RES で選ぶ．

出力可能な物理量¶

出力変数は，構造解析，動解析，熱解析，接触解析，要素固有の結果，および識別用メタ情報に分けられる．下表は，主な変数名と型，利用する解析種別を整理したものである．変数名の完全な一覧とデータ行の書式は，!OUTPUT_RES と !OUTPUT_VIS を参照する．

区分	変数名	型	主な解析種別	内容
構造解析の基本量	`DISP`，`ROT`，`REACTION`	ベクトル	静解析，動解析	変位，回転，節点反力．`ROT` は回転自由度を持つ要素で有効である．
応力	`NSTRESS`，`ESTRESS`，`ISTRESS`	対称テンソル	構造解析	節点平均応力，要素応力，積分点応力．
Mises 応力・主応力	`NMISES`，`EMISES`，`PRINC_NSTRESS`，`PRINC_ESTRESS`，`PRINCV_NSTRESS`，`PRINCV_ESTRESS`	スカラ，ベクトル	構造解析	Mises 応力，主応力値，主応力方向．
ひずみ	`NSTRAIN`，`ESTRAIN`，`ISTRAIN`	対称テンソル	構造解析	節点ひずみ，要素ひずみ，積分点ひずみ．
塑性・熱ひずみ	`PL_ISTRAIN`，`PL_ESTRAIN`，`TH_NSTRAIN`，`TH_ESTRAIN`，`TH_ISTRAIN`	スカラ，対称テンソル	非線形構造解析，熱応力解析	相当塑性ひずみ，熱ひずみ．
主ひずみ	`PRINC_NSTRAIN`，`PRINC_ESTRAIN`，`PRINCV_NSTRAIN`，`PRINCV_ESTRAIN`	スカラ，ベクトル	構造解析	主ひずみ値，主ひずみ方向．
動解析	`VEL`，`ACC`	ベクトル	動解析	節点速度，節点加速度．
熱解析	`TEMP`	スカラ	熱伝導解析	節点温度．熱解析の結果ファイル・可視化ファイルでは温度場として出力される．
接触	`CONTACT_NFORCE`，`CONTACT_FRICTION`，`CONTACT_RELVEL`，`CONTACT_STATE`，`CONTACT_NTRACTION`，`CONTACT_FTRACTION`	ベクトル，スカラ	接触解析	接触法線力，摩擦力，相対すべり速度，接触状態，単位面積あたりの接触力．
梁要素	`BEAM_NQM`	12 成分値	梁要素を含む構造解析	梁要素の断面内力．
識別・状態	`NODE_ID`，`ELEM_ID`，`SECTION_ID`，`MATERIAL_ID`，`ELEMACT`，`YIELD_RATIO`	スカラ	構造解析，可視化	節点・要素・セクション・材料の識別情報，要素活性化状態，降伏比．`ELEMACT` は有効な要素で 1，無効（非活性化）な要素で 0 を出力する．
シェル補助情報	`SHELL_LAYER`，`SHELL_SURFACE`	スカラ	シェル要素を含む構造解析	シェル層別出力およびシェル表面を識別する補助情報．

既定では，DISP，ROT，NSTRESS，NMISES が ON である．ただし，実際に意味のある値が出力されるかどうかは解析種別，要素種別，材料モデル，接触設定に依存する．たとえば，VEL と ACC は動解析で用い，CONTACT_* は接触解析で接触情報が生成される場合に用いる．

シェル層別出力¶

シェル要素では，厚さ方向に複数の積分点または層を持つため，同じ要素内でも層や表面によって応力・ひずみの値が異なる．通常の節点平均値や要素値だけでは，どの層・どの面の値かを区別しにくい．

SHELL_LAYER を ON にすると，積層シェルの各層について，+ 側と - 側の結果を区別して出力する．出力される応力・ひずみ成分には，層番号と面側を表す識別が付くため，厚さ方向の応力分布や層ごとの損傷評価に利用できる．

SHELL_SURFACE は，シェルの上面／下面などの表面を識別するための補助情報である．シェル層別の結果を可視化する場合は，SHELL_LAYER と必要な応力・ひずみ変数を有効にし，可視化ツール側で対象の層または表面に対応する結果成分を選択する．

シェル層別出力は出力成分数を増やすため，積層数が多いモデルではファイル容量が増える．必要な応力・ひずみ変数に絞って出力することが望ましい．

出力先¶

結果ファイルと可視化ファイルは，用途と保存形式が異なる．同じ解析で両方を出力することも，一方だけを出力することもできる．

結果ファイル¶

結果ファイルは，!WRITE,RESULT で有効にする．解析結果を FrontISTR / HEC-MW の結果データとして保存し，数値後処理や別解析での読込に利用する．出力する変数は !OUTPUT_RES で選ぶ．

!WRITE,RESULT も !WRITE カードに対する RESULT パラメータとして実装されており，可視化や FEMAP 出力と並ぶ出力先選択肢である．

結果ファイルには，構造解析では変位，応力，ひずみ，反力，接触情報などを，熱解析では温度場を保存できる．ステップごとの出力間隔は FREQUENCY で指定する．具体的なファイル名，配置，実行後の確認方法は実行ガイドを参照する．

結果ファイル（拡張子 .res）は，次の構成を持つテキストデータである．先頭にフォーマットバージョンとコメント，続いてグローバル変数，最後に節点・要素ごとの出力変数を並べる．

*fstrresult 2.0
*comment
<コメント行>
*global
<グローバル変数の個数>
<グローバル変数の自由度>
<グローバル変数の名前>
<グローバル変数の値>
...
*data
<節点数> <要素数>
<節点データの個数> <要素データの個数>
<節点データの自由度> ...
<節点データの名前>
...
<節点データの値>
...
<要素データの自由度> ...
<要素データの名前>
...
<要素データの値>
...

ログファイル¶

ログファイル（拡張子 .log）は，解析後に常に出力される要約ファイルである．節点・要素ごとの物理量に加えて，変位・ひずみ・応力成分の最大／最小値が出力される．固有値解析では固有値と固有ベクトルの値が出力される．!WRITE の LOG パラメータで出力内容を制御できる．ファイル名と配置は実行ガイドを参照する．

可視化ファイル¶

可視化ファイルは，!WRITE,VISUAL で有効にする．メッシュと結果データを可視化ツール向けの形式に変換して出力する．出力する変数は !OUTPUT_VIS で選び，形式や可視化条件は !VISUAL で指定する．

!WRITE,VISUAL は単独のキーワードではなく，!WRITE カードに対する VISUAL パラメータとして実装されており，!WRITE,RESULT / !WRITE,FEMAP と同列で出力先を切り替える（fistr1/src/common/fstr_ctrl_common.f90 の fstr_ctrl_get_WRITE）．

可視化を有効化するには，!VISUAL カードで可視化サーフェスと出力形式を最低限指定する必要がある．以下が最小データセットである．

!WRITE,VISUAL
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK

surface_num と !surface の指定は省略不可である．詳細な書式と利用可能なオプションは !VISUAL を参照する．

主な可視化フォーマットは次のとおりである．

フォーマット	用途
VTK	ParaView 等での可視化に用いる．
AVS（UCD）	AVS / UCD 形式の可視化・データ交換に用いる．
BMP	可視化結果を画像として出力する．
NEU	FEMAP neutral 形式のデータ交換に用いる．

可視化ファイルは，結果ファイルよりも可視化ツールで直接扱いやすい一方，選択したフォーマットや変数数によって容量が増える．大規模モデルでは，表示に必要な変数だけを !OUTPUT_VIS で有効にする．

リスタート¶

リスタートは，解析中断時点の内部状態を保存し，次回実行時に同じ状態から計算を再開するための機能である．通常の結果ファイルは後処理のための出力であるのに対し，リスタートファイルはソルバが計算を継続するための状態保存である．

!RESTART, FREQUENCY=n の n が正の場合は，指定したステップ間隔でリスタートファイルを書き出す．n が負の場合は，実行開始時に既存のリスタートファイルを読み込み，その後は絶対値 |n| を書出間隔としてリスタートファイルを書き出す．

構造解析のリスタートでは，現在ステップ，サブステップ，通算ステップ，時刻，時間増分，荷重履歴，変位，外力，ガウス点ごとの応力・ひずみ，材料の内部状態変数，接触状態などを保存する．動解析では，変位に加えて速度・加速度，ひずみエネルギー，現在時刻，時間増分など，時間積分の再開に必要な動的状態も保存する．熱解析では，ステップ番号，時刻，温度場を保存し，読込時には温度場を初期状態として復元する．

静解析リスタートの書出タイミングと再開挙動¶

静解析（fstr_solve_NLGEOM）のリスタートには，書出経路が 2 つあり，再開時の挙動が異なる．

サブステップ途中での書出：サブステップループ内で step_count が FREQUENCY の倍数となったタイミングで書き出される．記録される時刻情報は「現ステップの開始時刻」として保存され，前ステップ分の荷重リストが付随する．
ステップ終端での書出：各ロードステップのサブステップループが完了した直後に，FREQUENCY の倍数か否かに関わらず常に書き出される．記録される時刻情報は「ステップ終了時刻」として保存され，当該ステップ分の荷重リストが付随する．

読込時，FrontISTR は記録された「現在時刻」と「基準時刻」が一致するかどうかでステップ完了状態を判定する（fstr_Restart.f90 の fstr_read_restart）．

書出時の状態	再開時の挙動
サブステップ途中	同じステップの次サブステップから継続する．書出時点でのサブステップ位置を引き継ぎ，残りのサブステップループを実行する．
ステップ終端	次ステップの先頭サブステップから開始する．`cstep` を 1 つ進め，`substep=1` にリセットしたうえで以後の解析を行う．

このため，同じ FREQUENCY 設定でも，書出が起きたタイミング（サブステップ途中／ステップ終端）によって再開後のステップ番号と時刻基準が変わる点に注意する．特に，ステップ終端の書出は FREQUENCY 設定と独立に毎ステップ末尾で必ず行われる．

動解析リスタートの書出タイミングと再開挙動¶

時刻歴動解析のリスタートも，サブステップ途中の書出とステップ終端の書出を区別する．サブステップ途中では通算サブステップ数 step_count が FREQUENCY の倍数になった時点で書き出され，ステップ終端では FREQUENCY に関わらずそのステップの最後に書き出される．

読込時は，保存されたステップ番号，サブステップ番号，通算サブステップ数から再開位置を復元する．現行形式（restart_version >= 5）では静解析と共通のヘッダを用い，現在時刻，時間増分，Newton 反復統計，自動増分状態を保存する．これにより，複数 !STEP と自動増分・カットバックを使う動解析でも，再開後の時間基準と時間増分を引き継げる．旧形式の動解析リスタートファイルも一部読込互換性を持つが，新規解析では現行形式を使用する．

リスタート時の `!STEP` カードの書き方¶

リスタート再開時，FrontISTR は cnt ファイル内の !STEP カードを「再開後に実行するステップ列」として読み，常に先頭（tot_step=1）から順に処理する．読み込まれたリスタート情報のステップ番号は，画面表示の通算ステップ番号合わせに用いられ，cnt の !STEP インデックス自体には影響しない．加えて，現行形式では cnt の各 !STEP の starttime は，リスタート読込時に基準時刻分が一括加算され，再開時刻を基点としたタイムラインに揃えられる．

したがって，リスタート再開用の cnt は次の方針で用意する．

中断のされ方	cnt に残す `!STEP` の範囲
サブステップ途中で書出（ステップ未完了）	中断したステップを先頭に残す．以降の未実行ステップを続けて並べる．
ステップ終端で書出（ステップ完了）	完了済みステップは削除し，次に実行するステップから先頭に並べる．

いずれの場合も，既に完了したステップは cnt から削除するのが原則である．starttime はリスタート時刻が自動加算されるため，cnt 側では 0 起点（または相対的なステップ開始時刻）で書いておけばよい．境界条件・荷重などの参照は，残した !STEP カードに対応する分だけを cnt に保持する．この方針は，複数 !STEP を使う動解析リスタートでも同じである．

リスタートを用いる典型的な流れは次のとおりである．

初回実行で !RESTART, FREQUENCY=n を指定し，リスタートファイルを書き出す．
解析を再開する実行では !RESTART, FREQUENCY=-n を指定する．
FrontISTR は起動時にリスタートファイルを読み込み，以後は n ステップごとに新しい状態を書き出す．

リスタートファイルの命名，配置，実行時の指定方法は，実行ガイドを参照する．旧版フォーマットの読込にも一部互換性があるが，新規解析では現行版の形式を使用する．