Аналіз частотної характеристики¶
Для цього аналізу використовуються дані з tutorial/17_freq_beam.
Об’єкт аналізу¶
Об’єктом аналізу є консольна балка; її геометрію показано на рисунку 4.17.1, а дані сітки — на рисунку 4.17.2.
| Пункт | Опис | Примітки | Посилання |
|---|---|---|---|
| Тип аналізу | Аналіз частотної характеристики | !SOLUTION,TYPE=EIGEN !SOLUTION,TYPE=DYNAMIC | |
| Кількість вузлів | 55 | ||
| Кількість елементів | 126 | ||
| Тип елемента | 4-вузловий лінійний тетраедральний елемент | !ELEMENT,TYPE=341 | |
| Назва матеріалу | Material-1 | !MATERIAL,NAME=Material-1 | |
| Граничні умови | Закріплення, зосереджене навантаження, власне значення | !EIGENREAD | |
| Матричний розв’язувач | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Зміст аналізу¶
Один кінець консольної балки, що аналізується, повністю закріплюється, після чого виконується аналіз частотної характеристики із прикладанням зосереджених навантажень до двох вузлів на протилежному кінці.
Як процедуру, спочатку виконується модальний аналіз до 10-ї моди за тих самих граничних умов, після чого аналіз проводиться з використанням власних значень і власних векторів до 5-ї моди. Загальні керувальні дані та керувальні дані аналізу для модального аналізу й аналізу частотної характеристики наведено нижче.
Загальні керувальні дані 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
Загальні керувальні дані 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
У аналізі частотної характеристики власні вектори читаються з файлу результатів, виведеного модальним аналізом у eig_beam.res, тому його зазначено як NAME=result-in. Результати сканування за частотою виводяться у beam.res (NAME=fstrRES), а результати розрахунку в часі для частоти, заданої в !DYNAMIC (15000Hz), — у beam_dyna.res (NAME=fstrDYNA) (→ !RESULT).
Керувальні дані аналізу beam_eigen.cnt¶
# Керувальний файл для 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
Керувальні дані аналізу beam_freq.cnt¶
# Керувальний файл для 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
Процедура аналізу¶
Спочатку перейменуйте загальні керувальні дані hecmw_ctrl_eigen.dat для модального аналізу на hecmw_ctrl.dat і виконайте модальний аналіз.
Далі перейменуйте загальні керувальні дані hecmw_ctrl_freq.dat для аналізу частотної характеристики на hecmw_ctrl.dat, а файл журналу результатів 0.log модального аналізу — на eigen_0.log (як зазначено в керувальних даних аналізу частотної характеристики), після чого виконайте аналіз частотної характеристики.
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
Паралельне виконання¶
При паралельному виконанні з розбиттям тих самих даних на 2 області модальний аналіз і аналіз частотної характеристики виконуються на тій самій розподіленій сітці. Оскільки кожен процес аналізу частотної характеристики читає власні вектори з файлів результатів, виведених модальним аналізом для кожної підобласті, результати модального аналізу, виконаного послідовно або з іншим розбиттям на області, використовувати не можна (→ тип аналізу).
Спочатку створіть загальні керувальні дані hecmw_ctrl_part.dat та керувальні дані розбиття сітки hecmw_part_ctrl.dat і розбийте дані сітки на 2 області.
Далі в обох файлах hecmw_ctrl_eigen.dat і hecmw_ctrl_freq.dat замініть зазначення NAME=fstrMSH на дані сітки після розбиття.
У тому самому порядку, що й при послідовному виконанні, виконайте модальний аналіз і аналіз частотної характеристики двома процесами.
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
Список власних значень виводиться лише у файл журналу рангу 0 — 0.log, тому перейменуйте його на eigen_0.log. Файли результатів виводяться для кожного процесу окремо, наприклад beam_dyna.res.<rank>.<номер>. Залежність між частотою та амплітудою переміщення для вузла моніторингу виводиться у файл журналу процесу, що відповідає за цей вузол (<rank>.log). Отримані значення збігаються з результатами послідовного виконання в межах похиби округлення.
Результати аналізу¶
Залежність між частотою та амплітудою переміщення для вузла моніторингу (вузол № 1), заданого в керувальних даних аналізу, будується в Microsoft Excel і показана на рисунку 4.17.3. Нижче також наведено частину файлу журналу результатів аналізу як числові дані результатів аналізу.
Журнал результатів аналізу 0.log (аналіз частотної характеристики)¶
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