Analisis Respons Frekuensi¶
Analisis ini menggunakan data dari tutorial/17_freq_beam.
Objek Analisis¶
Objek analisis adalah balok kantilever; geometrinya ditunjukkan pada Gambar 4.17.1 dan data mesh ditunjukkan pada Gambar 4.17.2.
| Item | Deskripsi | Catatan | Referensi |
|---|---|---|---|
| Jenis analisis | Analisis respons frekuensi | !SOLUTION,TYPE=EIGEN !SOLUTION,TYPE=DYNAMIC | |
| Jumlah node | 55 | ||
| Jumlah elemen | 126 | ||
| Jenis elemen | Elemen tetrahedral orde pertama 4 simpul | !ELEMENT,TYPE=341 | |
| Nama material | Material-1 | !MATERIAL,NAME=Material-1 | |
| Kondisi batas | Pengekangan, beban terpusat, nilai eigen | !EIGENREAD | |
| Solver matriks | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Rincian Analisis¶
Salah satu ujung balok kantilever yang dianalisis dikekang sepenuhnya, lalu analisis respons frekuensi dilakukan dengan menerapkan beban terpusat pada dua node di ujung yang berlawanan.
Sebagai prosedur, analisis modal hingga mode ke-10 terlebih dahulu dilakukan dengan kondisi batas yang sama, kemudian analisis dilakukan menggunakan nilai eigen dan vektor eigen hingga mode ke-5. Data kontrol keseluruhan dan data kontrol analisis untuk analisis modal dan analisis respons frekuensi ditunjukkan di bawah ini.
Data Kontrol Keseluruhan 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
Data Kontrol Keseluruhan 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
Dalam analisis respons frekuensi, vektor eigen dibaca dari file hasil yang ditulis oleh analisis modal ke eig_beam.res, sehingga file hasil ini ditentukan sebagai NAME=result-in. Hasil penyapuan frekuensi ditulis ke beam.res dari NAME=fstrRES, dan hasil riwayat waktu pada frekuensi yang ditentukan !DYNAMIC (15000Hz) ditulis ke beam_dyna.res dari NAME=fstrDYNA (→ !RESULT).
Data Kontrol Analisis 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
Data Kontrol Analisis 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
Prosedur Analisis¶
Pertama, ubah nama data kontrol keseluruhan hecmw_ctrl_eigen.dat untuk analisis modal menjadi hecmw_ctrl.dat, lalu lakukan analisis modal.
Selanjutnya, ubah nama data kontrol keseluruhan hecmw_ctrl_freq.dat untuk analisis respons frekuensi menjadi hecmw_ctrl.dat, dan ubah nama file log hasil analisis 0.log dari analisis modal menjadi eigen_0.log (sebagaimana ditentukan dalam data kontrol analisis untuk analisis respons frekuensi), lalu lakukan analisis respons frekuensi.
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
Eksekusi Paralel¶
Jika data yang sama dibagi menjadi 2 domain dan dieksekusi secara paralel, analisis modal dan analisis respons frekuensi dijalankan pada mesh terdistribusi yang sama. Masing-masing proses analisis respons frekuensi membaca vektor eigen dari file hasil yang ditulis oleh analisis modal untuk setiap domain parsial, sehingga hasil analisis modal yang dijalankan secara serial maupun hasil analisis modal yang dijalankan dengan partisi mesh yang berbeda tidak dapat digunakan (→ Jenis Analisis).
Pertama, buatlah data kontrol keseluruhan hecmw_ctrl_part.dat berikut ini dan data kontrol partisi mesh hecmw_part_ctrl.dat, lalu bagi data mesh menjadi 2 domain.
Selanjutnya, pada hecmw_ctrl_eigen.dat dan hecmw_ctrl_freq.dat, ubahlah penentuan NAME=fstrMSH keduanya menjadi data mesh hasil partisi.
Dalam urutan yang sama seperti eksekusi serial, jalankan analisis modal dan analisis respons frekuensi dengan 2 proses.
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
Daftar nilai eigen hanya ditulis ke file log 0.log dari rank 0, sehingga file ini dinamakan eigen_0.log. File hasil ditulis per proses, seperti beam_dyna.res.<rank>.<nomor>. Hubungan antara frekuensi dan amplitudo perpindahan pada node pemantauan ditulis ke file log proses yang menangani node tersebut (<rank>.log). Nilai yang diperoleh sesuai dengan hasil eksekusi serial dalam batas galat pembulatan.
Hasil Analisis¶
Hubungan antara frekuensi dan amplitudo perpindahan pada node pemantauan (node nomor 1) yang ditentukan dalam data kontrol analisis dibuat menggunakan Microsoft Excel dan ditunjukkan pada Gambar 4.17.3. Selain itu, sebagian file log hasil analisis ditunjukkan di bawah ini sebagai data numerik hasil analisis.
Log Hasil Analisis 0.log (Analisis Respons Frekuensi)¶
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