Γραμμική στατική ανάλυση (ελαστικότητα)¶
Για αυτή την ανάλυση, χρησιμοποιήστε τα δεδομένα στο tutorial/01_elastic_hinge.
Αντικείμενο ανάλυσης¶
Το αντικείμενο της ανάλυσης είναι ένα εξάρτημα άρθρωσης. Η γεωμετρία του παρουσιάζεται στο Σχήμα 4.1.1 και τα δεδομένα πλέγματός του στο Σχήμα 4.1.2.
| Στοιχείο | Περιγραφή | Σημειώσεις | Αναφορά |
|---|---|---|---|
| Τύπος ανάλυσης | Γραμμική στατική ανάλυση | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| Αριθμός κόμβων | 84,056 | ||
| Αριθμός στοιχείων | 49,871 | ||
| Τύπος στοιχείου | Τετραεδρικό τετραγωνικό στοιχείο 10 κόμβων | !ELEMENT,TYPE=342 | Βιβλιοθήκη στοιχείων |
| Όνομα υλικού | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | Δεδομένα υλικού |
| Ιδιότητα υλικού | ELASTIC | !ELASTIC | |
| Οριακή συνθήκη | Δέσμευση, συγκεντρωμένο φορτίο | ||
| Επιλυτής πίνακα | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
Σχήμα 4.1.1 Σχήμα του εξαρτήματος άρθρωσης
Σχήμα 4.1.2 Δεδομένα πλέγματος του εξαρτήματος άρθρωσης
Ρύθμιση ανάλυσης¶
Αποσυμπιέστε τον πηγαίο κώδικα του FrontISTR, μεταβείτε στον κατάλογο αυτού του παραδείγματος και ελέγξτε ότι τα ακόλουθα αρχεία που απαιτούνται για την ανάλυση
| Όνομα αρχείου | Τύπος | Ρόλος |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat | Δεδομένα γενικού ελέγχου | Καθορίζει τα αρχεία εισόδου και εξόδου για τα δεδομένα πλέγματος και τα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης |
hinge.cnt | Δεδομένα ελέγχου ανάλυσης | Ορίζει τον τύπο ανάλυσης, τις οριακές συνθήκες μετατόπισης, τα συγκεντρωμένα φορτία κ.λπ. και καθορίζει επίσης τον έλεγχο του επιλυτή και του οπτικοποιητή |
hinge.msh | Δεδομένα πλέγματος | Ορίζει το πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων και τα δεδομένα υλικού και διατομής του |
είναι παρόντα.
Έξοδος:
Εκτελέστε ανάλυση τάσεων στην οποία δεσμεύεται η μετατόπιση των επιφανειών στήριξης που φαίνονται στο Σχήμα 4.1.1 και εφαρμόζεται συγκεντρωμένο φορτίο στην επιφάνεια φόρτισης. Τα δεδομένα γενικού ελέγχου και τα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης παρουσιάζονται παρακάτω.
Δεδομένα γενικού ελέγχου hecmw_ctrl.dat¶
Το αρχείο αυτό καθορίζει τα αρχεία εισόδου και εξόδου για τα δεδομένα πλέγματος και τα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης.
#
# for solver
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # Καθορισμός ενός ενιαίου αρχείου δεδομένων πλέγματος
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # Καθορισμός των δεδομένων ελέγχου ανάλυσης
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # Καθορισμός των δεδομένων αποτελεσμάτων
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # Καθορισμός των δεδομένων οπτικοποίησης
hinge_vis
Δεδομένα ελέγχου ανάλυσης hinge.cnt¶
Το αρχείο αυτό ορίζει τον τύπο ανάλυσης, τις οριακές συνθήκες μετατόπισης, τα συγκεντρωμένα φορτία κ.λπ. και καθορίζει επίσης τον έλεγχο του επιλυτή και του οπτικοποιητή.
# Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION # Καθορισμός της έκδοσης μορφής αρχείου
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # Καθορισμός του τύπου ανάλυσης
!WRITE,RESULT # Καθορισμός εξόδου δεδομένων αποτελεσμάτων
!WRITE,VISUAL # Καθορισμός εξόδου δεδομένων οπτικοποίησης
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # Καθορισμός δεσμευμένης επιφάνειας 1
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # Καθορισμός δεσμευμένης επιφάνειας 2
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # Καθορισμός της επιφάνειας φόρτισης
### Material
!MATERIAL, NAME=STEEL # Καθορισμός ιδιοτήτων υλικού
!ELASTIC # Ορισμός του ελαστικού υλικού
210000.0, 0.3
!DENSITY # Ορισμός της πυκνότητας μάζας
7.85e-6
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # Έλεγχος του επιλυτή
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,method=PSR # Καθορισμός της μεθόδου οπτικοποίησης
!surface_num=1 # Αριθμός επιφανειών σε μία απεικόνιση επιφανειών
!surface 1 # Καθορισμός του περιεχομένου της επιφάνειας
!output_type=VTK # Καθορισμός του τύπου αρχείου οπτικοποίησης
!END # Δήλωση του τέλους των δεδομένων ελέγχου ανάλυσης
Δεδομένα πλέγματος¶
Το αρχείο αυτό ορίζει το πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων και τα δεδομένα υλικού και διατομής του.
(Μόνο απόσπασμα)
!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
Διαδικασία ανάλυσης¶
Εκτελέστε το εκτελέσιμο fistr1 του FrontISTR.
(Εκτέλεση με 4 νήματα)
##################################################################
# 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 !!
Η ανάλυση ολοκληρώνεται όταν εμφανιστεί το FrontISTR Completed !!.
Αποτελέσματα ανάλυσης¶
Όταν ολοκληρωθεί η ανάλυση, δημιουργούνται αρκετά νέα αρχεία.
Έξοδος:
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
Τα αρχεία *.res.* είναι δεδομένα αποτελεσμάτων που περιέχουν τα αποτελέσματα ανάλυσης του FrontISTR. Μπορούν να εμφανιστούν με το REVOCAP_PrePost και παρόμοια εργαλεία.
Τα αρχεία *_vis_* είναι δεδομένα οπτικοποίησης και μπορούν να εμφανιστούν με λογισμικό οπτικοποίησης γενικού σκοπού. Σε αυτό το παράδειγμα τα δεδομένα εξάγονται σε μορφή VTK, επομένως χρησιμοποιήστε το ParaView ή παρόμοιο λογισμικό για την προβολή τους.
Στο Σχήμα 4.1.3 παρουσιάζεται διάγραμμα ισοτιμών της τάσης von Mises που δημιουργήθηκε με το REVOCAP_PrePost. Παρακάτω παρουσιάζεται επίσης τμήμα του αρχείου καταγραφής αποτελεσμάτων ανάλυσης ως αριθμητικά δεδομένα των αποτελεσμάτων.
Σχήμα 4.1.3 Αποτέλεσμα ανάλυσης τάσης von Mises
Αρχείο καταγραφής αποτελεσμάτων ανάλυσης 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