आउटपुट और restart¶

विश्लेषण परिणाम प्रारंभ में मेमोरी में रहते हैं, इसलिए post-processing, visualization, recovery और पुनःआरंभ के लिए उन्हें उपयुक्त फ़ाइलों में आउटपुट करना आवश्यक है। अलग-अलग उद्देश्यों के लिए फ़ाइल फ़ॉर्मेट, आउटपुट मदें और आउटपुट आवृत्ति अलग होती हैं, इसलिए FrontISTR कई आउटपुट प्रणालियों का उपयोग करता है।

FrontISTR का आउटपुट तीन प्रणालियों से बना है: विश्लेषण मानों को सहेजने वाली result file (!WRITE,RESULT), visualization के लिए visualization file (!WRITE,VISUAL), और विश्लेषण अवस्था सहेजने वाली restart file (!RESTART)। result file और visualization file में शामिल भौतिक राशियाँ क्रमशः !OUTPUT_RES और !OUTPUT_VIS से चुनी जाती हैं।

सुविधाओं का समग्र अवलोकन¶

आउटपुट सेटिंग को निम्न तीन अक्षों में अलग करके देखना सुविधाजनक है।

अक्ष	मुख्य इनपुट	भूमिका
आउटपुट गंतव्य	`!WRITE,RESULT`, `!WRITE,VISUAL`, `!RESTART`	यह निर्धारित करता है कि परिणाम किस उद्देश्य की फ़ाइल के रूप में सहेजा जाए।
आउटपुट चर	`!OUTPUT_RES`, `!OUTPUT_VIS`	result file या visualization file में शामिल भौतिक राशियाँ निर्धारित करता है।
आउटपुट आवृत्ति	`FREQUENCY`	यह निर्धारित करता है कि कितने steps के अंतराल पर फ़ाइल लिखी जाए।

!WRITE,RESULT result file को सक्षम करता है और !OUTPUT_RES से आउटपुट चर निर्दिष्ट किए जाते हैं। !WRITE,VISUAL visualization file को सक्षम करता है और !OUTPUT_VIS से visualization को दिए जाने वाले चर निर्दिष्ट किए जाते हैं। दोनों में FREQUENCY से आउटपुट अंतराल नियंत्रित किया जा सकता है। !WRITE एकल card है और RESULT / VISUAL / FEMAP आउटपुट गंतव्य चुनने वाले parameters के रूप में साथ रह सकते हैं।

!OUTPUT_RES और !OUTPUT_VIS की data lines में आउटपुट variable name और ON / OFF सूचीबद्ध किए जाते हैं। GROUP निर्दिष्ट करने पर आउटपुट लक्ष्य को group के अनुसार सीमित किया जा सकता है। विस्तृत input format और निर्दिष्ट की जा सकने वाली data lines के लिए keyword reference देखें।

!RESTART result file और visualization file से अलग विश्लेषण अवस्था को स्वयं सहेजता है। restart file का उपयोग विश्लेषण रुकने के बाद उसी अवस्था से पुनःआरंभ करने के लिए किया जाता है।

आउटपुट का चयन¶

आउटपुट का चयन पहले उस उद्देश्य से करें जिसे जाँचना है। संख्यात्मक मानों को post-processing या अन्य विश्लेषण में उपयोग करना हो तो result file चुनें; geometry या वितरण को visualization tool में देखना हो तो visualization file चुनें। विश्लेषण को बीच से पुनःआरंभ करना हो तो सामान्य result output से अलग restart file सक्षम करें।

उद्देश्य	चुना जाने वाला आउटपुट	मुख्य विनिर्देश
विश्लेषण मान सहेजना और post-processing, तुलना या अन्य विश्लेषण में उपयोग करना	result file	`!WRITE,RESULT` और `!OUTPUT_RES`
ParaView आदि में वितरण और विकृत आकार देखना	visualization file	`!WRITE,VISUAL`, `!OUTPUT_VIS`, `!VISUAL`
लंबे विश्लेषण को बीच से पुनःआरंभ करना	restart file	`!RESTART`
आउटपुट आकार कम रखना	केवल आवश्यक variables आउटपुट करना	`!OUTPUT_RES` / `!OUTPUT_VIS` के `ON` / `OFF` और `FREQUENCY`

बड़े विश्लेषण में यदि default output के साथ सभी steps सहेजे जाएँ, तो result file और visualization file बहुत बड़ी हो सकती हैं। केवल आवश्यक भौतिक राशियों को ON करें और जाँच के लिए अनावश्यक राशियों को OFF करें। यदि time history को सूक्ष्म अंतराल पर देखने की आवश्यकता न हो, तो FREQUENCY बढ़ाकर आउटपुट अंतराल मोटा करें।

आउटपुट variables को "कौन-सी भौतिक राशि देखनी है", "कहाँ सहेजना है" और "कितनी आवृत्ति से" के क्रम में तय करना उपयोगी है। उदाहरण के लिए, ParaView में stress distribution देखना हो तो visualization file सक्षम करके NSTRESS या NMISES को !OUTPUT_VIS में चुनें। contact force को संख्यात्मक post-processing के लिए चाहिए तो result file सक्षम करके CONTACT_NFORCE आदि को !OUTPUT_RES में चुनें।

उपलब्ध आउटपुट भौतिक राशियाँ¶

आउटपुट variables को structural analysis, dynamic analysis, thermal analysis, contact analysis, element-specific results और पहचान हेतु metadata में विभाजित किया जा सकता है। निम्न तालिका में मुख्य variable names, types और संबंधित analysis types दिए गए हैं। variables की पूर्ण सूची और data-line format के लिए !OUTPUT_RES और !OUTPUT_VIS देखें।

श्रेणी	चर नाम	प्रकार	मुख्य विश्लेषण प्रकार	विवरण
संरचनात्मक विश्लेषण की मूल राशियाँ	`DISP`, `ROT`, `REACTION`	vector	स्थैतिक विश्लेषण, गतिशील विश्लेषण	विस्थापन, rotation और nodal reaction। `ROT` rotation degree of freedom वाले elements में प्रभावी है।
तनाव	`NSTRESS`, `ESTRESS`, `ISTRESS`	symmetric tensor	संरचनात्मक विश्लेषण	nodal averaged stress, element stress और integration-point stress।
Mises तनाव और principal stress	`NMISES`, `EMISES`, `PRINC_NSTRESS`, `PRINC_ESTRESS`, `PRINCV_NSTRESS`, `PRINCV_ESTRESS`	scalar, vector	संरचनात्मक विश्लेषण	Mises stress, principal stress values और principal stress directions।
विकृति	`NSTRAIN`, `ESTRAIN`, `ISTRAIN`	symmetric tensor	संरचनात्मक विश्लेषण	nodal strain, element strain और integration-point strain।
plastic और thermal strain	`PL_ISTRAIN`, `PL_ESTRAIN`, `TH_NSTRAIN`, `TH_ESTRAIN`, `TH_ISTRAIN`	scalar, symmetric tensor	गैर-रैखिक संरचनात्मक विश्लेषण, thermal-stress analysis	equivalent plastic strain और thermal strain।
principal strain	`PRINC_NSTRAIN`, `PRINC_ESTRAIN`, `PRINCV_NSTRAIN`, `PRINCV_ESTRAIN`	scalar, vector	संरचनात्मक विश्लेषण	principal strain values और principal strain directions।
गतिशील विश्लेषण	`VEL`, `ACC`	vector	गतिशील विश्लेषण	nodal velocity और nodal acceleration।
ऊष्मा विश्लेषण	`TEMP`	scalar	ऊष्मा चालन विश्लेषण	nodal temperature। thermal analysis की result file और visualization file में temperature field के रूप में आउटपुट होता है।
संपर्क	`CONTACT_NFORCE`, `CONTACT_FRICTION`, `CONTACT_RELVEL`, `CONTACT_STATE`, `CONTACT_NTRACTION`, `CONTACT_FTRACTION`	vector, scalar	संपर्क विश्लेषण	contact normal force, friction force, relative sliding velocity, contact state और प्रति इकाई क्षेत्रफल contact force।
beam element	`BEAM_NQM`	12-component value	beam elements वाला संरचनात्मक विश्लेषण	beam element का section internal force।
पहचान और अवस्था	`NODE_ID`, `ELEM_ID`, `SECTION_ID`, `MATERIAL_ID`, `ELEMACT`, `YIELD_RATIO`	scalar	संरचनात्मक विश्लेषण, visualization	node, element, section और material identification information, element activation state और yield ratio। `ELEMACT` सक्रिय element के लिए 1 और निष्क्रिय element के लिए 0 आउटपुट करता है।
shell सहायक जानकारी	`SHELL_LAYER`, `SHELL_SURFACE`	scalar	shell elements वाला संरचनात्मक विश्लेषण	shell layer-specific output और shell surface की पहचान के लिए सहायक जानकारी।

default में DISP, ROT, NSTRESS और NMISES ON होते हैं। परंतु वास्तव में अर्थपूर्ण मान आउटपुट होंगे या नहीं, यह analysis type, element type, material model और contact settings पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए VEL और ACC dynamic analysis में तथा CONTACT_* contact information उत्पन्न होने वाले contact analysis में उपयोग किए जाते हैं।

shell layer-specific आउटपुट¶

shell elements में thickness direction में कई integration points या layers होते हैं, इसलिए उसी element के भीतर भी layer या surface के अनुसार stress और strain के मान बदलते हैं। केवल सामान्य nodal average या element values से यह पहचानना कठिन होता है कि मान किस layer या surface का है।

SHELL_LAYER को ON करने पर laminated shell की प्रत्येक layer के + और - पक्ष के परिणाम अलग-अलग आउटपुट होते हैं। stress और strain components के साथ layer number और surface side की पहचान जुड़ती है, इसलिए thickness-direction stress distribution और layer-specific damage assessment में इसका उपयोग किया जा सकता है।

SHELL_SURFACE shell की upper/lower surface आदि की पहचान के लिए सहायक जानकारी है। shell layer-specific परिणाम visualize करते समय SHELL_LAYER और आवश्यक stress/strain variables सक्षम करें और visualization tool में लक्ष्य layer या surface से संबंधित result component चुनें।

shell layer-specific output से output components की संख्या बढ़ती है, इसलिए बहुत अधिक layers वाले model में file size बढ़ती है। केवल आवश्यक stress/strain variables तक output सीमित करना वांछनीय है।

आउटपुट गंतव्य¶

result file और visualization file के उद्देश्य और storage format अलग होते हैं। एक ही analysis में दोनों output किए जा सकते हैं या केवल एक को output किया जा सकता है।

परिणाम फ़ाइल¶

result file को !WRITE,RESULT से सक्षम किया जाता है। analysis results को FrontISTR / HEC-MW result data के रूप में सहेजकर numerical post-processing या अन्य analysis में input के लिए उपयोग किया जाता है। output variables !OUTPUT_RES से चुने जाते हैं।

!WRITE,RESULT भी !WRITE card का RESULT parameter है और visualization तथा FEMAP output के समान एक output-destination विकल्प है।

result file में structural analysis के displacement, stress, strain, reaction और contact information तथा thermal analysis में temperature field सहेजी जा सकती है। प्रति-step output interval FREQUENCY से निर्दिष्ट किया जाता है। विस्तृत file name, location और execution के बाद जाँच की विधि के लिए execution guide देखें।

result file (extension .res) निम्न संरचना वाला text data है। शुरुआत में format version और comment, फिर global variables, और अंत में प्रत्येक node तथा element के output variables होते हैं।

*fstrresult 2.0
*comment
<टिप्पणी पंक्ति>
*global
<global variables की संख्या>
<global variable की degree of freedom>
<global variable का नाम>
<global variable का मान>
...
*data
<नोडों की संख्या> <elements की संख्या>
<nodal data की संख्या> <element data की संख्या>
<nodal data की degree of freedom> ...
<nodal data का नाम>
...
<nodal data का मान>
...
<element data की degree of freedom> ...
<element data का नाम>
...
<element data का मान>
...

लॉग फ़ाइल¶

log file (extension .log) analysis के बाद हमेशा output होने वाली summary file है। प्रत्येक node और element की भौतिक राशियों के साथ displacement, strain और stress components के maximum/minimum values output होते हैं। modal analysis में eigenvalues और eigenvectors भी output होते हैं। !WRITE के LOG parameter से output content नियंत्रित किया जा सकता है। file name और location के लिए execution guide देखें।

दृश्यांकन फ़ाइल¶

visualization file को !WRITE,VISUAL से सक्षम किया जाता है। mesh और result data को visualization tools के format में बदलकर output किया जाता है। output variables !OUTPUT_VIS से चुने जाते हैं तथा format और visualization conditions !VISUAL से निर्दिष्ट किए जाते हैं।

!WRITE,VISUAL स्वतंत्र keyword नहीं है; यह !WRITE card का VISUAL parameter है और !WRITE,RESULT / !WRITE,FEMAP के समान स्तर पर output destination बदलता है (fistr1/src/common/fstr_ctrl_common.f90 में fstr_ctrl_get_WRITE)।

visualization सक्षम करने के लिए !VISUAL card में कम-से-कम visualization surface और output format निर्दिष्ट करना आवश्यक है। निम्न न्यूनतम data set है।

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

surface_num और !surface को छोड़ा नहीं जा सकता। विस्तृत format और उपलब्ध options के लिए !VISUAL देखें।

मुख्य visualization formats निम्न हैं।

फ़ॉर्मेट	उपयोग
VTK	ParaView आदि में visualization के लिए।
AVS (UCD)	AVS / UCD format में visualization और data exchange के लिए।
BMP	visualization result को image के रूप में output करता है।
NEU	FEMAP neutral format में data exchange के लिए।

visualization file को visualization tool में सीधे संभालना result file की तुलना में आसान है, लेकिन चुने गए format और variables की संख्या के अनुसार आकार बढ़ सकता है। बड़े models में केवल display के लिए आवश्यक variables को !OUTPUT_VIS से सक्षम करें।

रीस्टार्ट¶

restart एक ऐसी सुविधा है जो analysis interrupt होने के समय की internal state को सहेजती है और अगली execution में उसी state से गणना पुनःआरंभ करती है। सामान्य result file post-processing के लिए होती है, जबकि restart file solver को गणना जारी रखने के लिए state सहेजती है।

!RESTART, FREQUENCY=n में n धनात्मक हो तो निर्दिष्ट step interval पर restart file लिखी जाती है। n ऋणात्मक हो तो execution start पर मौजूदा restart file पढ़ी जाती है और उसके बाद absolute value |n| को write interval मानकर restart file लिखी जाती है।

structural analysis के restart में current step, substep, cumulative step, time, time increment, load history, displacement, external force, प्रत्येक Gauss point का stress/strain, material internal state variables और contact state आदि सहेजे जाते हैं। dynamic analysis में displacement के अतिरिक्त velocity, acceleration, strain energy, current time और time increment जैसे time integration पुनःआरंभ करने के लिए आवश्यक dynamic states भी सहेजे जाते हैं। thermal analysis में step number, time और temperature field सहेजे जाते हैं और पढ़ते समय temperature field को initial state के रूप में restore किया जाता है।

स्थैतिक विश्लेषण restart का write timing और पुनःआरंभ व्यवहार¶

स्थैतिक विश्लेषण (fstr_solve_NLGEOM) restart के दो write paths हैं और पुनःआरंभ पर उनका व्यवहार अलग होता है।

substep के बीच write: substep loop के भीतर step_count जब FREQUENCY का गुणज होता है तब लिखा जाता है। रिकॉर्ड की गई time information "current step का start time" के रूप में सहेजी जाती है और previous step का load list साथ होता है।
step end पर write: प्रत्येक load step का substep loop पूरा होने के तुरंत बाद, FREQUENCY का गुणज होने या न होने से स्वतंत्र, हमेशा लिखा जाता है। रिकॉर्ड की गई time information "step end time" के रूप में सहेजी जाती है और उस step का load list साथ होता है।

पढ़ते समय FrontISTR रिकॉर्ड किए गए "current time" और "reference time" के समान होने या न होने से step completion state निर्धारित करता है (fstr_Restart.f90 में fstr_read_restart)।

write के समय की अवस्था	पुनःआरंभ व्यवहार
substep के बीच	उसी step के अगले substep से जारी रहता है। write समय के substep position को बनाए रखकर शेष substep loop चलाता है।
step end	अगले step के पहले substep से शुरू होता है। `cstep` को 1 बढ़ाकर और `substep=1` reset करके आगे का analysis किया जाता है।

इसलिए समान FREQUENCY setting में भी write के समय (substep के बीच / step end) के अनुसार restart के बाद step number और time reference बदलते हैं। विशेष रूप से step-end write FREQUENCY setting से स्वतंत्र होकर प्रत्येक step के अंत में हमेशा होता है।

गतिशील विश्लेषण restart का write timing और पुनःआरंभ व्यवहार¶

time-history dynamic analysis का restart भी substep के बीच और step end के write को अलग करता है। substep के बीच cumulative substep count step_count के FREQUENCY का गुणज होने पर लिखा जाता है; step end पर FREQUENCY से स्वतंत्र उस step के अंत में लिखा जाता है।

पढ़ते समय saved step number, substep number और cumulative substep count से restart position restore की जाती है। current format (restart_version >= 5) static analysis के साथ common header उपयोग करता है और current time, time increment, Newton iteration statistics तथा automatic-increment state सहेजता है। इससे कई !STEP और automatic increment / cutback का उपयोग करने वाले dynamic analysis में भी restart के बाद time reference और time increment बनाए रखे जा सकते हैं। पुराने format की dynamic-analysis restart files के लिए भी कुछ read compatibility है, लेकिन नए analysis में current format का उपयोग करें।

restart के समय `!STEP` card कैसे लिखें¶

restart से पुनःआरंभ करते समय FrontISTR cnt file के !STEP cards को "restart के बाद चलाए जाने वाले step sequence" के रूप में पढ़ता है और हमेशा शुरुआत (tot_step=1) से क्रम में process करता है। पढ़ी गई restart information का step number display में cumulative step number मिलाने के लिए उपयोग होता है और cnt के !STEP index को प्रभावित नहीं करता। साथ ही current format में cnt के प्रत्येक !STEP का starttime restart पढ़ते समय reference time से एकमुश्त बढ़ाया जाता है ताकि timeline restart time को आधार मानकर संरेखित हो।

इसलिए restart के लिए cnt निम्न नीति से तैयार करें।

interruption का प्रकार	cnt में रखने वाले `!STEP` की सीमा
substep के बीच write (step अधूरा)	interrupted step को सबसे पहले रखें। उसके बाद शेष unexecuted steps रखें।
step end पर write (step पूरा)	पूरे हो चुके steps को हटा दें और अगले execute किए जाने वाले step से शुरुआत करें।

दोनों स्थितियों में मूल सिद्धांत है कि पहले से पूरे किए गए steps को cnt से हटा दें। starttime में restart time स्वतः जोड़ा जाता है, इसलिए cnt में इसे 0 से (या relative step start time के रूप में) लिखा जा सकता है। boundary conditions, loads आदि के references केवल उन !STEP cards के अनुरूप cnt में रखें जिन्हें छोड़ा गया है। कई !STEP वाले dynamic-analysis restart में भी यही नीति लागू होती है।

restart उपयोग की सामान्य प्रक्रिया निम्न है।

पहली execution में !RESTART, FREQUENCY=n निर्दिष्ट करके restart file लिखें।
analysis पुनःआरंभ करने वाली execution में !RESTART, FREQUENCY=-n निर्दिष्ट करें।
FrontISTR startup पर restart file पढ़ता है और उसके बाद प्रत्येक n steps पर नई state लिखता है।

restart file का naming, placement और execution-time specification के लिए execution guide देखें। पुराने version format के read के साथ कुछ compatibility है, पर नए analysis में current format उपयोग करें।