Výstup a restart¶

Výsledky analýzy existují v paměti v nezměněné podobě, proto je nutné je zapsat do příslušných souborů pro následné zpracování, vizualizaci, obnovu a restart. Protože se formát souboru, výstupní položky a frekvence výstupu liší podle účelu, poskytuje FrontISTR několik výstupních cest pro různé způsoby použití.

Výstup FrontISTR se skládá ze tří systémů: souborů výsledků, které ukládají hodnoty analýzy (!WRITE,RESULT), vizualizačních souborů používaných pro vizualizaci (!WRITE,VISUAL) a restartovacích souborů, které ukládají stav analýzy (!RESTART). Fyzikální veličiny zahrnuté v souborech výsledků a vizualizačních souborech se volí pomocí !OUTPUT_RES, respektive !OUTPUT_VIS.

Přehled funkcí¶

Nastavení výstupu lze snadněji uspořádat, pokud se následující tři osy posuzují odděleně.

Osa	Hlavní vstup	Úloha
Cíl výstupu	`!WRITE,RESULT`, `!WRITE,VISUAL`, `!RESTART`	Určuje typ souboru, do něhož se výsledky ukládají podle zamýšleného použití.
Výstupní proměnné	`!OUTPUT_RES`, `!OUTPUT_VIS`	Určuje fyzikální veličiny zahrnuté v souborech výsledků nebo vizualizačních souborech.
Frekvence výstupu	`FREQUENCY`	Určuje počet kroků mezi jednotlivými zápisy do souboru.

!WRITE,RESULT povoluje soubory výsledků a !OUTPUT_RES určuje výstupní proměnné. !WRITE,VISUAL povoluje vizualizační soubory a !OUTPUT_VIS určuje proměnné předávané vizualizaci. V obou případech lze interval výstupu řídit pomocí FREQUENCY. !WRITE je jediná karta a RESULT / VISUAL / FEMAP mohou současně existovat jako parametry volící cíle výstupu.

Datové řádky !OUTPUT_RES a !OUTPUT_VIS obsahují seznam názvů výstupních proměnných a ON / OFF. Zadáním GROUP lze výstup omezit podle skupiny. Konkrétní syntaxi vstupu a dostupné datové řádky viz referenční příručka klíčových slov.

!RESTART ukládá samotný stav analýzy odděleně od souborů výsledků a vizualizačních souborů. Restartovací soubory slouží k pokračování analýzy ze stejného stavu po přerušení.

Volba výstupu¶

Výstup zvolte podle účelu, který chcete nejprve ověřit. Soubor výsledků použijte, budou-li číselné hodnoty použity pro následné zpracování nebo jinou analýzu, a vizualizační soubor použijte, pokud chcete kontrolovat tvary nebo rozložení pomocí vizualizačního nástroje. Má-li být možné pokračovat v analýze po jejím částečném provedení, povolte restartovací soubor odděleně od běžného výstupu výsledků.

Účel	Výstup, který zvolit	Hlavní specifikace
Uložit hodnoty analýzy pro následné zpracování, porovnání nebo jinou analýzu	Soubor výsledků	`!WRITE,RESULT` a `!OUTPUT_RES`
Zkontrolovat rozložení a deformované tvary v ParaView nebo podobných nástrojích	Vizualizační soubor	`!WRITE,VISUAL`, `!OUTPUT_VIS`, `!VISUAL`
Pokračovat v dlouhotrvající analýze po částečném provedení	Restartovací soubor	`!RESTART`
Zmenšit velikost výstupu	Vypisovat pouze potřebné proměnné	`!OUTPUT_RES` / `!OUTPUT_VIS`: `ON` / `OFF` a `FREQUENCY`

U rozsáhlých analýz může ukládání každého kroku s výchozím nastavením výstupu vést k velkým souborům výsledků a vizualizačním souborům. Na ON nastavte pouze potřebné fyzikální veličiny a veličiny nepotřebné pro kontrolu nastavte na OFF. Není-li potřebný jemný časový průběh, zvětšete FREQUENCY, aby byl interval výstupu hrubší.

Užitečné pořadí při rozhodování o výstupních proměnných je „fyzikální veličina ke kontrole“, „cíl výstupu“ a „frekvence“. Chcete-li například kontrolovat rozložení napětí v ParaView, povolte vizualizační soubory, vyberte NSTRESS nebo NMISES pomocí !OUTPUT_VIS. Pro číselné následné zpracování kontaktní síly povolte soubory výsledků, vyberte CONTACT_NFORCE nebo podobnou veličinu pomocí !OUTPUT_RES.

Dostupné fyzikální veličiny¶

Výstupní proměnné se dělí na výsledky strukturální analýzy, dynamické analýzy, tepelné analýzy, kontaktní analýzy, výsledky specifické pro prvky a identifikační metadata. Následující tabulka shrnuje hlavní názvy proměnných, typy a typy analýz, ve kterých se používají. Úplný seznam názvů proměnných a syntaxi datových řádků viz !OUTPUT_RES a !OUTPUT_VIS.

Kategorie	Název proměnné	Typ	Hlavní typ analýzy	Popis
Základní strukturální veličiny	`DISP`, `ROT`, `REACTION`	Vektor	Statická analýza, dynamická analýza	Posunutí, rotace a uzlová reakční síla. `ROT` platí pro prvky s rotačními stupni volnosti.
Napětí	`NSTRESS`, `ESTRESS`, `ISTRESS`	Symetrický tenzor	Strukturální analýza	Uzlově průměrované napětí, napětí prvku a napětí v integračním bodě.
von Misesovo napětí / hlavní napětí	`NMISES`, `EMISES`, `PRINC_NSTRESS`, `PRINC_ESTRESS`, `PRINCV_NSTRESS`, `PRINCV_ESTRESS`	Skalár, vektor	Strukturální analýza	von Misesovo napětí, hodnoty hlavních napětí a směry hlavních napětí.
Přetvoření	`NSTRAIN`, `ESTRAIN`, `ISTRAIN`	Symetrický tenzor	Strukturální analýza	Uzlové přetvoření, přetvoření prvku a přetvoření v integračním bodě.
Plastické / tepelné přetvoření	`PL_ISTRAIN`, `PL_ESTRAIN`, `TH_NSTRAIN`, `TH_ESTRAIN`, `TH_ISTRAIN`	Skalár, symetrický tenzor	Nelineární strukturální analýza, analýza tepelného napětí	Ekvivalentní plastické přetvoření a tepelné přetvoření.
Hlavní přetvoření	`PRINC_NSTRAIN`, `PRINC_ESTRAIN`, `PRINCV_NSTRAIN`, `PRINCV_ESTRAIN`	Skalár, vektor	Strukturální analýza	Hodnoty hlavních přetvoření a směry hlavních přetvoření.
Dynamická analýza	`VEL`, `ACC`	Vektor	Dynamická analýza	Uzlová rychlost a uzlové zrychlení.
Tepelná analýza	`TEMP`	Skalár	Analýza vedení tepla	Uzlová teplota. V souborech výsledků a vizualizačních souborech tepelné analýzy se vypisuje jako teplotní pole.
Kontakt	`CONTACT_NFORCE`, `CONTACT_FRICTION`, `CONTACT_RELVEL`, `CONTACT_STATE`, `CONTACT_NTRACTION`, `CONTACT_FTRACTION`	Vektor, skalár	Kontaktní analýza	Kontaktní normálová síla, třecí síla, relativní rychlost skluzu, stav kontaktu a kontaktní síla na jednotku plochy.
Nosníkový prvek	`BEAM_NQM`	Hodnota s 12 složkami	Strukturální analýza zahrnující nosníkové prvky	Průřezové síly nosníkových prvků.
Identifikace / stav	`NODE_ID`, `ELEM_ID`, `SECTION_ID`, `MATERIAL_ID`, `ELEMACT`, `YIELD_RATIO`	Skalár	Strukturální analýza, vizualizace	Identifikační informace uzlů, prvků, průřezů a materiálů; stav aktivace prvku; a poměr kluzu. `ELEMACT` vypisuje 1 pro aktivní prvky a 0 pro neaktivní (deaktivované) prvky.
Pomocné informace skořepiny	`SHELL_LAYER`, `SHELL_SURFACE`	Skalár	Strukturální analýza zahrnující skořepinové prvky	Pomocné informace identifikující výstup vrstvy skořepiny a povrchy skořepiny.

Ve výchozím nastavení jsou DISP, ROT, NSTRESS a NMISES nastaveny na ON. Zda se však skutečně vypíší smysluplné hodnoty, závisí na typu analýzy, typu prvku, materiálovém modelu a nastavení kontaktu. Například VEL a ACC se používají v dynamické analýze a CONTACT_* při generování kontaktních informací v kontaktní analýze.

Výstup vrstev skořepiny¶

Skořepinové prvky mají přes tloušťku více integračních bodů nebo vrstev, takže hodnoty napětí a přetvoření se mohou lišit podle vrstvy nebo povrchu i v rámci téhož prvku. Při použití pouze běžných uzlově průměrovaných hodnot nebo hodnot prvku je obtížné rozlišit, ke které vrstvě či povrchu hodnota patří.

Je-li SHELL_LAYER nastaveno na ON, výsledky pro stranu + a - každé vrstvy laminované skořepiny se vypisují odděleně. Výstupní složky napětí a přetvoření obsahují identifikátory čísla vrstvy a strany povrchu, což umožňuje vyhodnocovat rozložení napětí přes tloušťku a poškození jednotlivých vrstev.

SHELL_SURFACE je pomocná informace pro identifikaci povrchů skořepiny, například horního a dolního povrchu. Při vizualizaci výsledků vrstev skořepiny povolte SHELL_LAYER a potřebné proměnné napětí/přetvoření a ve vizualizačním nástroji vyberte složku výsledku odpovídající cílové vrstvě nebo povrchu.

Protože výstup vrstev skořepiny zvyšuje počet výstupních složek, u modelů s mnoha vrstvami roste velikost souboru. Je vhodné omezit výstup pouze na potřebné proměnné napětí a přetvoření.

Cíle výstupu¶

Soubory výsledků a vizualizační soubory se liší účelem a formátem uložení. V jedné analýze lze vypisovat oba, nebo pouze jeden z nich.

Soubory výsledků¶

Soubory výsledků se povolují pomocí !WRITE,RESULT. Výsledky analýzy se ukládají jako data výsledků FrontISTR / HEC-MW a používají se pro číselné následné zpracování nebo jako vstup do jiné analýzy. Výstupní proměnné se volí pomocí !OUTPUT_RES.

!WRITE,RESULT je implementováno také na kartě !WRITE jako parametr RESULT a představuje volbu cíle výstupu vedle vizualizačního a FEMAP výstupu.

Soubory výsledků mohou ukládat posunutí, napětí, přetvoření, reakční síly, kontaktní informace a další veličiny strukturální analýzy a teplotní pole tepelné analýzy. Interval výstupu podle kroků se zadává pomocí FREQUENCY. Konkrétní názvy souborů, jejich umístění a způsob kontroly po spuštění viz průvodce spuštěním.

Soubory výsledků (přípona .res) jsou textová data s následující strukturou. Nejprve se objeví verze formátu a komentář, poté globální proměnné a nakonec výstupní proměnné jednotlivých uzlů a prvků.

*fstrresult 2.0
*comment
<řádek komentáře>
*global
<počet globálních proměnných>
<stupně volnosti globálních proměnných>
<názvy globálních proměnných>
<hodnoty globálních proměnných>
...
*data
<počet uzlů> <počet prvků>
<počet položek uzlových dat> <počet položek dat prvků>
<stupně volnosti uzlových dat> ...
<názvy uzlových dat>
...
<hodnoty uzlových dat>
...
<stupně volnosti dat prvků> ...
<názvy dat prvků>
...
<hodnoty dat prvků>
...

Soubory protokolu¶

Soubory protokolu (přípona .log) jsou souhrnné soubory, které se po analýze vypisují vždy. Vedle fyzikálních veličin jednotlivých uzlů a prvků se vypisují maximální/minimální hodnoty složek posunutí, přetvoření a napětí. V modální analýze se vypisují vlastní čísla a hodnoty vlastních vektorů. Pomocí !WRITE, parametru LOG, lze řídit obsah výstupu. Názvy souborů a jejich umístění viz průvodce spuštěním.

Vizualizační soubory¶

Vizualizační soubory se povolují pomocí !WRITE,VISUAL. Převádějí síť a data výsledků do formátu pro vizualizační nástroje a vypisují je. Výstupní proměnné se volí pomocí !OUTPUT_VIS a formát a podmínky vizualizace se zadávají pomocí !VISUAL.

!WRITE,VISUAL není samostatné klíčové slovo; na kartě !WRITE je implementováno jako parametr VISUAL a přepíná cíl výstupu na stejné úrovni jako !WRITE,RESULT / !WRITE,FEMAP (fistr1/src/common/fstr_ctrl_common.f90, funkce fstr_ctrl_get_WRITE).

Pro povolení vizualizace je nutné na kartě !VISUAL zadat alespoň vizualizační povrch a výstupní formát. Následuje minimální sada dat.

!WRITE,VISUAL
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK

Specifikace surface_num a !surface nelze vynechat. Podrobnou syntaxi a dostupné volby viz !VISUAL.

Hlavní vizualizační formáty jsou následující.

Formát	Účel
VTK	Používá se pro vizualizaci v ParaView a podobných nástrojích.
AVS (UCD)	Používá se pro vizualizaci a výměnu dat ve formátu AVS / UCD.
BMP	Vypisuje výsledky vizualizace jako obrázky.
NEU	Používá se pro výměnu dat v neutrálním formátu FEMAP.

Vizualizační soubory jsou pro vizualizační nástroje snáze přímo zpracovatelné než soubory výsledků, ale jejich velikost roste podle zvoleného formátu a počtu proměnných. U rozsáhlých modelů povolte pomocí !OUTPUT_VIS pouze proměnné potřebné pro zobrazení.

Restart¶

Restart je funkce pro uložení vnitřního stavu v okamžiku přerušení analýzy a pokračování výpočtu ze stejného stavu při následujícím spuštění. Běžné soubory výsledků slouží pro následné zpracování, zatímco restartovací soubory ukládají stav tak, aby řešič mohl ve výpočtu pokračovat.

Je-li v !RESTART, FREQUENCY=n hodnota n kladná, restartovací soubor se zapisuje v zadaném intervalu kroků. Je-li n záporné, při spuštění se načte existující restartovací soubor a poté se restartovací soubory zapisují s absolutní hodnotou |n| jako intervalem výstupu.

Pro restart strukturální analýzy se ukládá aktuální krok, podkrok, kumulativní krok, čas, časový přírůstek, historie zatížení, posunutí, vnější síla, napětí a přetvoření v jednotlivých Gaussových bodech, vnitřní stavové proměnné materiálu, stav kontaktu a další data. Dynamická analýza navíc ukládá dynamický stav potřebný pro pokračování časové integrace, včetně rychlosti a zrychlení, deformační energie, aktuálního času a časového přírůstku. Tepelná analýza ukládá číslo kroku, čas a teplotní pole a při načtení obnoví teplotní pole jako počáteční stav.

Časování zápisu a chování při pokračování restartu statické analýzy¶

Pro restart ve statické analýze (fstr_solve_NLGEOM) existují dvě cesty zápisu a jejich chování při pokračování se liší.

Zápis během podkroku: Soubor se zapíše uvnitř smyčky podkroků, když se step_count stane násobkem FREQUENCY. Zaznamenaná časová informace se uloží jako „čas začátku aktuálního kroku“ a doprovází ji seznam zatížení předchozího kroku.
Zápis na konci kroku: Soubor se vždy zapíše ihned po dokončení smyčky podkroků každého kroku zatížení bez ohledu na to, zda je krok násobkem FREQUENCY. Zaznamenaná časová informace se uloží jako „čas konce kroku“ a doprovází ji seznam zatížení daného kroku.

Při načítání FrontISTR určuje, zda je krok dokončen, podle shody zaznamenaného „aktuálního času“ a „referenčního času“ (fstr_Restart.f90, funkce fstr_read_restart).

Stav při zápisu	Chování při pokračování
Během podkroku	Pokračuje od následujícího podkroku téhož kroku. Převezme pozici podkroku v okamžiku zápisu a provede zbývající smyčku podkroků.
Konec kroku	Začne prvním podkrokem následujícího kroku. Zvýší `cstep` o 1, nastaví `substep=1` a poté pokračuje v analýze.

Proto se i při stejném nastavení FREQUENCY číslo kroku a časová reference po pokračování liší podle toho, kdy k zápisu došlo (během podkroku / na konci kroku). Zejména zápis na konci kroku se provádí vždy na konci každého kroku nezávisle na nastavení FREQUENCY.

Časování zápisu a chování při pokračování restartu dynamické analýzy¶

Restart dynamické analýzy časového průběhu rovněž rozlišuje zápis během podkroku a na konci kroku. Během podkroku se soubor zapíše, když se kumulativní počet podkroků step_count stane násobkem FREQUENCY; na konci kroku se soubor zapíše na konci daného kroku bez ohledu na FREQUENCY.

Při načítání se pozice pokračování obnoví z uloženého čísla kroku, čísla podkroku a kumulativního počtu podkroků. Aktuální formát (restart_version >= 5) používá hlavičku společnou se statickou analýzou a ukládá aktuální čas, časový přírůstek, statistiku Newtonových iterací a stav automatického přírůstku. Díky tomu může dynamická analýza používající více karet !STEP a automatický přírůstek/cutback po restartu převzít časovou referenci a časový přírůstek. Starší restartovací soubory dynamické analýzy si zachovávají částečnou kompatibilitu při čtení, ale nové analýzy by měly používat aktuální formát.

Zápis karet `!STEP` pro restart¶

Při pokračování z restartu FrontISTR čte karty !STEP v souboru cnt jako „posloupnost kroků, které se mají provést po pokračování“ a vždy je zpracovává v pořadí od prvního (tot_step=1). Číslo kroku v načtených informacích restartu se používá k zarovnání kumulativního čísla kroku zobrazovaného na obrazovce a neovlivňuje samotný index !STEP v souboru cnt. V aktuálním formátu se navíc při načtení restartu ke každé kartě !STEP v souboru cnt hromadně přičte referenční čas k hodnotě starttime, čímž se časová osa zarovná s časem restartu jako počátkem.

Proto připravte soubor cnt pro restart podle následujícího pravidla.

Jak byl běh přerušen	Rozsah karet `!STEP`, které ponechat v cnt
Zápis během podkroku (krok nedokončen)	Ponechte přerušený krok jako první. Za něj umístěte následující dosud neprovedené kroky.
Zápis na konci kroku (krok dokončen)	Odstraňte dokončené kroky a jako první umístěte následující krok, který se má provést.

V obou případech je základním pravidlem odstranit ze souboru cnt kroky, které již byly dokončeny. Protože se čas restartu automaticky přičítá k starttime, může soubor cnt používat nulový počátek (nebo relativní časy začátku kroků). Odkazy, například okrajové podmínky a zatížení, by měly být v souboru cnt zachovány pouze pro karty !STEP, které zůstávají. Stejné pravidlo platí pro restart dynamické analýzy používající více karet !STEP.

Typický pracovní postup restartu je následující.

Při prvním spuštění zadejte !RESTART, FREQUENCY=n a zapište restartovací soubor.
Při spuštění pokračujícím v analýze zadejte !RESTART, FREQUENCY=-n.
FrontISTR při spuštění načte restartovací soubor a poté zapisuje nový stav každých n kroků.

Názvy restartovacích souborů, jejich umístění a specifikaci při spuštění viz průvodce spuštěním. Existuje také částečná kompatibilita čtení souborů staršího formátu, ale nové analýzy by měly používat aktuální formát.

Související témata¶

Sériové spuštění — Základy umístění souborů a kontroly výstupu během spuštění analýzy.
!OUTPUT_RES, !OUTPUT_VIS — Specifikace proměnných vypisovaných do souborů výsledků a vizualizačních souborů.
!WRITE — Povolení výstupu souborů výsledků, vizualizačních souborů a protokolu a zadání frekvence výstupu (parametry RESULT / VISUAL / LOG / FEMAP).
!VISUAL — Specifikace vizualizačních povrchů a výstupních formátů (včetně příkladu minimální datové sady).
!RESTART — Specifikace čtení a zápisu restartovacích souborů.
Typy analýz — Hlavní položky výsledků pro jednotlivé typy analýz.
Kontakt a vnoření — Význam kontaktního výstupu a zpracování stavů kontaktu.
Řízení kroků — Vztah k výstupním krokům a časovým bodům.