אנליזה סטטית ליניארית (אלסטיות)¶
לניתוח זה משתמשים בנתונים מתוך tutorial/01_elastic_hinge.
מושא האנליזה¶
מושא האנליזה הוא רכיב ציר. הגאומטריה שלו מוצגת באיור 4.1.1 ונתוני הרשת באיור 4.1.2.
| פריט | תיאור | הערות | הפניה |
|---|---|---|---|
| סוג האנליזה | אנליזה סטטית ליניארית | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| מספר צמתים | 84,056 | ||
| מספר אלמנטים | 49,871 | ||
| סוג אלמנט | אלמנט טטרהדרלי ריבועי בעל 10 צמתים | !ELEMENT,TYPE=342 | ספריית אלמנטים |
| שם חומר | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | נתוני חומר |
| תכונות חומר | ELASTIC | !ELASTIC | |
| תנאי שפה | אילוץ, עומס מרוכז | ||
| פותר מטריצה | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
איור 4.1.1: גאומטריית רכיב הציר
איור 4.1.2: נתוני הרשת של רכיב הציר
תוכן האנליזה¶
חלצו את קוד המקור של FrontISTR, עברו לספרייה של דוגמה זו ובדקו שהקבצים הבאים הדרושים לניתוח
| שם קובץ | סוג | תפקיד |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat | נתוני בקרה כלליים | מציין את קובצי הקלט והפלט של נתוני הרשת ונתוני בקרת האנליזה |
hinge.cnt | נתוני בקרת אנליזה | מגדיר את סוג הניתוח, תנאי השפה להזזה, עומסים מרוכזים וכו', וכן מציין את בקרת הפותר והמציג |
hinge.msh | נתוני רשת | מגדיר את רשת האלמנטים הסופיים ואת נתוני החומר והמקטע שלה |
קיימים.
פלט:
מתבצע ניתוח מאמצים שבו ההזזה של משטחי האילוץ המוצגים באיור 4.1.1 מרוסנת, ועל משטח העומס מוחל עומס מרוכז. נתוני הבקרה הכלליים ונתוני בקרת האנליזה מוצגים להלן.
נתוני בקרה כלליים hecmw_ctrl.dat¶
קובץ זה מציין את קובצי הקלט והפלט של נתוני הרשת ונתוני בקרת האנליזה.
#
# עבור הפותר
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # ציון קובץ נתוני רשת יחיד
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # ציון נתוני בקרת האנליזה
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # ציון נתוני התוצאות
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # ציון נתוני ההדמיה
hinge_vis
נתוני בקרת אנליזה hinge.cnt¶
קובץ זה מגדיר את סוג הניתוח, תנאי השפה להזזה, עומסים מרוכזים וכו', וכן מציין את בקרת הפותר והמציג.
# קובץ בקרה עבור FISTR
## בקרת אנליזה
!VERSION # ציון גרסת פורמט הקובץ
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # ציון סוג הניתוח
!WRITE,RESULT # ציון פלט נתוני התוצאות
!WRITE,VISUAL # ציון פלט נתוני ההדמיה
## בקרת פותר
### תנאי שפה
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # ציון משטח אילוץ 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # ציון משטח אילוץ 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # ציון משטח העומס
### חומר
!MATERIAL, NAME=STEEL # ציון תכונות החומר
!ELASTIC # הגדרת החומר האלסטי
210000.0, 0.3
!DENSITY # הגדרת צפיפות המסה
7.85e-6
### הגדרות פותר
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # בקרת הפותר
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## בקרת עיבוד לאחר
!VISUAL,method=PSR # ציון שיטת ההדמיה
!surface_num=1 # מספר המשטחים בעיבוד משטח יחיד
!surface 1 # ציון תוכן המשטח
!output_type=VTK # ציון סוג קובץ ההדמיה
!END # מציין את סוף נתוני בקרת האנליזה
נתוני רשת¶
קובץ זה מגדיר את רשת האלמנטים הסופיים ואת נתוני החומר והמקטע שלה.
(קטע בלבד)
!HEADER
HECMW_Msh File generated by REVOCAP
!NODE
1, -1.22042, 2.23355, 1.65220
2, -1.27050, -3.10529, 1.59209
...
!ELEMENT, TYPE=342
1, 1157, 3549, 3321, 3739, 12629, 12627, 12626, 12628, 12631, 12630
2, 8207, 3321, 3549, 3739, 12629, 12633, 12632, 12634, 12630, 12631
...
!MATERIAL, NAME=STEEL, ITEM=2
!ITEM=1, SUBITEM=2
210000.0, 0.3
!ITEM=2, SUBITEM=1
7.85e-6
!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=Solid0, MATERIAL=STEEL
!EGROUP, EGRP=Solid0
1
2
...
!END
נוהל האנליזה¶
מריצים את קובץ ההפעלה של FrontISTR, fistr1.
(הרצה עם 4 תהליכונים)
##################################################################
# 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: 2020-10-07T10:01:16+0900
processes: 1
threads: 4
cores: 4
host:
0: 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, 1
1 1.903375E+00
2 1.974378E+00
3 2.534627E+00
...
...
2967 1.080216E-08
2968 1.004317E-08
2969 9.375729E-09
### Relative residual = 9.39429E-09
### summary of linear solver
2969 iterations 9.394286E-09
set-up time : 1.953022E-01
solver time : 5.704201E+01
solver/comm time : 5.145826E-01
solver/matvec : 2.306329E+01
solver/precond : 2.632665E+01
solver/1 iter : 1.921253E-02
work ratio (%) : 9.909789E+01
Start visualize PSF 1 at timestep 1
### FSTR_SOLVE_NLGEOM FINISHED!
====================================
TOTAL TIME (sec) : 59.99
pre (sec) : 0.71
solve (sec) : 59.29
====================================
FrontISTR Completed !!
הניתוח הושלם כאשר מוצג FrontISTR Completed !!.
תוצאות האנליזה¶
כאשר הניתוח מסתיים, נוצרים מספר קבצים חדשים.
פלט:
0.log hecmw_ctrl.dat hinge.res.0.0 hinge_vis_psf.0001
FSTR.dbg.0 hecmw_vis.ini hinge.res.0.1 hinge_vis_psf.0001.pvtu
FSTR.msg hinge.cnt hinge_vis_psf.0000
FSTR.sta hinge.msh hinge_vis_psf.0000.pvtu
קובצי *.res.* הם נתוני תוצאות המכילים את תוצאות הניתוח של FrontISTR. ניתן להציגם באמצעות REVOCAP_PrePost וכלים דומים.
קובצי *_vis_* הם נתוני הדמיה וניתן להציגם באמצעות תוכנות הדמיה כלליות. בדוגמה זו הנתונים נכתבים בפורמט VTK, ולכן יש להשתמש ב־ParaView או בתוכנה דומה להצגתם.
תרשים קווי מתאר של מאמץ von Mises שנוצר באמצעות REVOCAP_PrePost מוצג באיור 4.1.3. בנוסף מוצג להלן חלק מקובץ יומן תוצאות הניתוח כנתונים מספריים מתוצאות הניתוח.
איור 4.1.3: תוצאת ניתוח של מאמץ von Mises
יומן תוצאות האנליזה 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 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
##### Global 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
#### Result step= 1
##### Local 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
##### Local 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
##### 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