Lineární statická analýza (elasticita)¶
Tato analýza používá data v tutorial/01_elastic_hinge.
Předmět analýzy¶
Předmětem analýzy je díl závěsu. Jeho geometrie je zobrazena na obrázku 4.1.1 a data sítě na obrázku 4.1.2.
| Položka | Popis | Poznámky | Reference |
|---|---|---|---|
| Typ analýzy | Lineární statická analýza | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Počet uzlů | 84,056 | ||
| Počet prvků | 49,871 | ||
| Typ prvku | 10uzlový kvadratický čtyřstěnný prvek | !ELEMENT,TYPE=342 | Knihovna prvků |
| Název materiálové vlastnosti | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Materiálová data |
| Chování materiálu | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Okrajové podmínky | Vazby, soustředěné zatížení | ||
| Maticový řešič | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Obrázek 4.1.1 Geometrie dílu závěsu
Obrázek 4.1.2 Data sítě dílu závěsu
Popis analýzy¶
Rozbalte zdrojový kód FrontISTR, přejděte do adresáře tohoto příkladu a ověřte, že soubory potřebné pro analýzu
| Název souboru | Typ | Úloha |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat |
Celková řídicí data | Určuje vstupní/výstupní soubory pro data sítě a řídicí data analýzy |
hinge.cnt |
Řídicí data analýzy | Definuje typ analýzy, okrajové podmínky posunutí, soustředěná zatížení atd. a určuje řízení řešiče a vizualizátoru |
hinge.msh |
Data sítě | Definuje síť konečných prvků, materiálová data a data sekcí |
jsou přítomny.
Výstup:
Analýza napětí se provede omezením posunutí vázaných povrchů zobrazených na obrázku 4.1.1 a aplikací soustředěného zatížení na zatěžovaný povrch. Celková řídicí data a řídicí data analýzy jsou uvedena níže.
Celková řídicí data hecmw_ctrl.dat¶
Určuje vstupní/výstupní soubory pro data sítě a řídicí data analýzy.
#
# pro řešič
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # Určuje jediná data sítě
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Určuje řídicí data analýzy
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Určuje data výsledků
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Určuje vizualizační data
hinge_vis
Řídicí data analýzy hinge.cnt¶
Definuje typ analýzy, okrajové podmínky posunutí, soustředěná zatížení atd. a také určuje řízení řešiče a vizualizátoru.
# Řídicí soubor pro FISTR
## Řízení analýzy
!VERSION # Určuje verzi formátu souboru
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Určuje typ analýzy
!WRITE,RESULT # Určuje výstup dat výsledků
!WRITE,VISUAL # Určuje výstup vizualizačních dat
## Řízení řešiče
### Okrajová podmínka
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Určuje vázaný povrch 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Určuje vázaný povrch 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Určuje zatěžovaný povrch
### Materiál
!MATERIAL, NAME=STEEL # Určuje materiálové vlastnosti
!ELASTIC # Definuje elastický materiál
210000.0, 0.3
!DENSITY # Definuje objemovou hmotnost
7.85e-6
### Nastavení řešiče
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Řízení řešiče
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Řízení postprocessingu
!VISUAL,method=PSR # Určuje metodu vizualizace
!surface_num=1 # Počet povrchů v jednom vykreslení povrchu
!surface 1 # Určuje obsah povrchu
!output_type=VTK # Určuje typ vizualizačního souboru
!END # Označuje konec řídicích dat analýzy
Data sítě¶
Definuje síť konečných prvků a její materiálová data a data sekcí.
(Výňatek)
!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
Postup analýzy¶
Spusťte příkaz FrontISTR fistr1.
(Spuštění se 4 vlákny)
##################################################################
# 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 !!
Analýza je dokončena, když se zobrazí FrontISTR Completed !!.
Výsledky analýzy¶
Po dokončení analýzy se vytvoří několik nových souborů.
Výstup:
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
Soubory *.res.* jsou data výsledků obsahující výsledky analýzy FrontISTR. Lze je zobrazit pomocí REVOCAP_PrePost a podobných nástrojů.
Soubory *_vis_* jsou vizualizační data a lze je zobrazit univerzálním vizualizačním softwarem. V tomto příkladu je výstup ve formátu VTK, takže jej lze zobrazit pomocí ParaView nebo podobného softwaru.
Konturový graf von Misesova napětí vytvořený pomocí REVOCAP_PrePost je zobrazen na obrázku 4.1.3. Kromě toho je níže jako číselná data výsledků analýzy uvedena část souboru protokolu výsledků analýzy.
Obrázek 4.1.3 Výsledek analýzy von Misesova napětí
Protokol výsledků analýzy 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