Линеен статичен анализ (еластичност)¶
За този анализ използвайте данните от tutorial/01_elastic_hinge.
Обект на анализа¶
Обектът на анализа е шарнирен детайл. Геометрията му е показана на фигура 4.1.1, а данните за мрежата — на фигура 4.1.2.
| Позиция | Описание | Бележки | Справка |
|---|---|---|---|
| Тип анализ | Линеен статичен анализ | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Брой възли | 84,056 | ||
| Брой елементи | 49,871 | ||
| Тип елемент | 10-възлов квадратичен тетраедърен елемент | !ELEMENT,TYPE=342 | Библиотека с елементи |
| Име на материал | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Данни за материала |
| Свойство на материала | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Гранично условие | Закрепване, концентрирано натоварване | ||
| Матричен решаващ алгоритъм | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Фигура 4.1.1 Форма на шарнирния детайл
Фигура 4.1.2 Мрежа на шарнирния детайл
Подготовка на анализа¶
Разархивирайте изходния код на FrontISTR, преминете в директорията на този пример и проверете дали следните файлове, необходими за анализа,
| Име на файла | Тип | Роля |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat | Глобални управляващи данни | Задава входните и изходните файлове за данните на мрежата и данните за управление на анализа |
hinge.cnt | Данни за управление на анализа | Определя типа анализ, граничните условия за преместване, концентрираните натоварвания и др., както и управлението на решаващия алгоритъм и визуализатора |
hinge.msh | Данни за мрежата | Определя мрежата от крайни елементи и данните за материала и сечението |
са налични.
Изход:
Извършете анализ на напреженията, при който преместването на закрепените повърхности, показани на фигура 4.1.1, е ограничено и към натоварваната повърхност е приложено концентрирано натоварване. Глобалните управляващи данни и данните за управление на анализа са показани по-долу.
Глобални управляващи данни hecmw_ctrl.dat¶
Този файл задава входните и изходните файлове за данните на мрежата и данните за управление на анализа.
#
# for solver
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # Specify a single mesh data file
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Specify the analysis control data
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Specify the result data
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Specify the visualization data
hinge_vis
Данни за управление на анализа hinge.cnt¶
Този файл определя типа анализ, граничните условия за преместване, концентрираните натоварвания и др., както и управлението на решаващия алгоритъм и визуализатора.
# Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION # Specify the file format version
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Specify the analysis type
!WRITE,RESULT # Specify result data output
!WRITE,VISUAL # Specify visualization data output
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Specify constrained surface 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Specify constrained surface 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Specify the load surface
### Material
!MATERIAL, NAME=STEEL # Specify material properties
!ELASTIC # Define the elastic material
210000.0, 0.3
!DENSITY # Define mass density
7.85e-6
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Control the solver
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,method=PSR # Specify the visualization method
!surface_num=1 # Number of surfaces in one surface rendering
!surface 1 # Specify the surface contents
!output_type=VTK # Specify the visualization file type
!END # Indicate the end of the analysis control data
Данни за мрежата¶
Този файл определя мрежата от крайни елементи и данните за материала и сечението.
(Само откъс)
!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 за анализ¶
Изпълнете програмата на FrontISTR fistr1.
(Изпълнява се с 4 нишки)
##################################################################
# 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 !!
Анализът е завършен, когато се покаже FrontISTR Completed !!.
Резултати от анализа¶
След завършване на анализа се създават няколко нови файла.
Изход:
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
Файловете *.res.* са резултатни данни, съдържащи резултатите от анализа на FrontISTR. Те могат да се показват с REVOCAP_PrePost и подобни инструменти.
Файловете *_vis_* са данни за визуализация и могат да се показват с универсален софтуер за визуализация. В този пример данните се извеждат във формат VTK, затова използвайте ParaView или подобен софтуер.
Контурна диаграма на напрежението по von Mises, създадена с REVOCAP_PrePost, е показана на фигура 4.1.3. По-долу е показана и част от файла с дневника на резултатите от анализа като числови данни.
Фигура 4.1.3 Резултат от анализа на напрежението по von Mises
Дневник на резултатите от 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