Translation update pending
The Russian translation may be out of date because the Japanese source has changed. The existing translation remains available while it is being updated.
Линейный статический анализ (упругость)¶
Для данного анализа используются данные из tutorial/01_elastic_hinge.
Объект анализа¶
Объектом анализа является деталь шарнира; геометрия показана на рис. 4.1.1, а данные сетки — на рис. 4.1.2.
| Параметр | Описание | Примечания | Ссылка |
|---|---|---|---|
| Тип анализа | Линейный статический анализ | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Число узлов | 84,056 | ||
| Число элементов | 49,871 | ||
| Тип элемента | 10-узловой квадратичный тетраэдральный элемент | !ELEMENT,TYPE=342 | Библиотека элементов |
| Имя материала | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Данные материала |
| Свойство материала | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Граничное условие | Закрепление, сосредоточенная нагрузка | ||
| Линейный решатель | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Рис. 4.1.1 Геометрия детали шарнира
Рис. 4.1.2 Данные сетки детали шарнира
Содержание анализа¶
Распакуйте исходный код FrontISTR, перейдите в каталог данного примера и проверьте, что следующие файлы, необходимые для анализа,
| Имя файла | Тип | Назначение |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat | Общие управляющие данные | Задают файлы ввода и вывода для данных сетки и данных управления анализом |
hinge.cnt | Данные управления анализом | Определяют тип анализа, граничные условия перемещений, сосредоточенные нагрузки и т. п., а также задают управление решателем и визуализатором |
hinge.msh | Данные сетки | Определяют конечно-элементную сетку, а также данные материала и сечения |
присутствуют.
Результат выполнения:
Выполняется анализ напряжений: перемещения закреплённых поверхностей, показанных на рис. 4.1.1, ограничиваются, а к поверхности нагружения прикладывается сосредоточенная нагрузка. Общие управляющие данные и данные управления анализом приведены ниже.
Общие управляющие данные hecmw_ctrl.dat¶
Задают файлы ввода и вывода для данных сетки и данных управления анализом.
#
# for solver
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # Задать данные одной сетки
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Задать данные управления анализом
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Задать данные результатов
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Задать данные визуализации
hinge_vis
Данные управления анализом hinge.cnt¶
Определяют тип анализа, граничные условия перемещений, сосредоточенные нагрузки и т. п., а также задают управление решателем и визуализатором.
# Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION # Задать версию формата файла
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Задать тип анализа
!WRITE,RESULT # Задать вывод данных результатов
!WRITE,VISUAL # Задать вывод данных визуализации
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Задать закреплённую поверхность 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Задать закреплённую поверхность 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Задать поверхность нагружения
### Material
!MATERIAL, NAME=STEEL # Задать свойства материала
!ELASTIC # Определить упругий материал
210000.0, 0.3
!DENSITY # Определить массовую плотность
7.85e-6
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Управление решателем
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,method=PSR # Задать метод визуализации
!surface_num=1 # Число поверхностей в одном рендеринге поверхности
!surface 1 # Задать содержимое поверхности
!output_type=VTK # Задать тип файла визуализации
!END # Указать конец данных управления анализом
Данные сетки¶
Определяют конечно-элементную сетку, а также данные материала и сечения.
(приведён только фрагмент)
!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
Процедура анализа¶
Запустите FrontISTR командой fistr1.
(Выполнение в 4 потоках.)
##################################################################
# 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 !!
Когда отображается FrontISTR Completed !!, анализ завершён.
Результаты анализа¶
После завершения анализа создаётся несколько новых файлов.
Результат выполнения:
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
Файлы *.res.* являются данными результатов и содержат результаты анализа FrontISTR. Их можно просматривать, например, в REVOCAP_PrePost.
Файлы *_vis_* являются данными визуализации и могут отображаться универсальным программным обеспечением визуализации. В данном примере вывод выполняется в формате VTK, поэтому данные можно просматривать, например, в ParaView.
С помощью REVOCAP_PrePost строится контурная диаграмма напряжения по Мизесу, показанная на рис. 4.1.3. Кроме того, ниже приведён фрагмент файла журнала с числовыми результатами анализа.
Рис. 4.1.3 Результат анализа напряжения по Мизесу
Журнал результатов анализа 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