선형 정적 해석 (탄성)¶
이 해석에는 tutorial/01_elastic_hinge의 데이터를 사용합니다.
해석 대상¶
해석 대상은 힌지 부품이며, 형상은 그림 4.1.1에, 메시 데이터는 그림 4.1.2에 나타냅니다.
| 항목 | 내용 | 비고 | 참조 |
|---|---|---|---|
| 해석 유형 | 선형 정적 해석 | !SOLUTION,TYPE=STATIC | |
| 절점 수 | 84,056 | ||
| 요소 수 | 49,871 | ||
| 요소 유형 | 10절점 2차 사면체 요소 | !ELEMENT,TYPE=342 | 요소 라이브러리 |
| 재료 물성명 | STEEL | !MATERIAL,NAME=STEEL | 재료 데이터 |
| 재료 특성 | ELASTIC | !ELASTIC | |
| 경계 조건 | 구속, 집중 하중 | ||
| 행렬 해법 | CG/SSOR | !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1 |
그림 4.1.1 힌지 부품 형상
그림 4.1.2 힌지 부품의 메시 데이터
해석 내용¶
FrontISTR 소스 코드를 압축 해제하고 이 예제 디렉터리로 이동한 뒤, 해석에 필요한 파일
| 파일명 | 유형 | 역할 |
|---|---|---|
hecmw_ctrl.dat |
전체 제어 데이터 | 메시 데이터와 해석 제어 데이터의 입출력 파일을 지정합니다 |
hinge.cnt |
해석 제어 데이터 | 해석 유형, 변위 경계 조건, 집중 하중 등을 정의하고 솔버와 비주얼라이저 제어도 지정합니다 |
hinge.msh |
메시 데이터 | 유한요소 메시를 정의하고 그 재료 데이터와 섹션 데이터를 정의합니다 |
이 있는지 확인하십시오.
실행 결과:
그림 4.1.1에 나타낸 구속면의 변위를 구속하고 하중면에 집중 하중을 가하는 응력 해석을 수행합니다. 전체 제어 데이터와 해석 제어 데이터를 다음에 나타냅니다.
전체 제어 데이터 hecmw_ctrl.dat¶
메시 데이터와 해석 제어 데이터의 입출력 파일을 지정합니다.
#
# for solver
#
!MESH, NAME=fstrMSH, TYPE=HECMW-ENTIRE # 단일 메시 데이터 지정
hinge.msh
!CONTROL, NAME=fstrCNT # 해석 제어 데이터 지정
hinge.cnt
!RESULT, NAME=fstrRES, IO=OUT # 결과 데이터 지정
hinge.res
!RESULT, NAME=vis_out, IO=OUT # 가시화 데이터 지정
hinge_vis
해석 제어 데이터 hinge.cnt¶
해석 유형, 변위 경계 조건, 집중 하중 등을 정의하고 솔버와 비주얼라이저 제어도 지정합니다.
# Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION # 파일 형식 버전 지정
3
!SOLUTION, TYPE=STATIC # 해석 유형 지정
!WRITE,RESULT # 결과 데이터 출력 지정
!WRITE,VISUAL # 가시화 데이터 출력 지정
## Solver Control
### Boundary Conditon
!BOUNDARY
BND0, 1, 3, 0.000000 # 구속면 1 지정
!BOUNDARY
BND1, 1, 3, 0.000000 # 구속면 2 지정
!CLOAD
CL0, 1, 0.01000 # 하중면 지정
### Material
!MATERIAL, NAME=STEEL # 재료 물성 지정
!ELASTIC # 탄성 재료 정의
210000.0, 0.3
!DENSITY # 질량 밀도 정의
7.85e-6
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES # 솔버 제어
10000, 1
1.0e-08, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,metod=PSR # 가시화 방법 지정
!surface_num=1 # 하나의 서피스 렌더링 내 서피스 수
!surface 1 # 서피스 내용 지정
!output_type=VTK # 가시화 파일 유형 지정
!END # 해석 제어 데이터의 끝을 나타냄
메시 데이터¶
유한요소 메시와 그 재료 데이터 및 섹션 데이터를 정의합니다.
(일부만)
!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
해석 절차¶
FrontISTR 실행 명령 fistr1을 실행합니다.
(4스레드로 실행)
##################################################################
# 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 !!
FrontISTR Completed !!가 표시되면 해석이 완료된 것입니다.
해석 결과¶
해석이 완료되면 몇 개의 파일이 새로 생성됩니다.
실행 결과:
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
*.res.*는 결과 데이터이며 FrontISTR의 해석 결과가 저장되어 있습니다. REVOCAP_PrePost 등으로 표시할 수 있습니다.
*_vis_*는 가시화 데이터이며 범용 가시화 소프트웨어로 표시할 수 있습니다. 이번 예제에서는 VTK 형식으로 출력하므로 ParaView 등을 사용하여 표시합니다.
Mises 응력의 등고선도를 REVOCAP_PrePost로 작성하여 그림 4.1.3에 나타냅니다. 또한 해석 결과의 수치 데이터로서 해석 결과 로그 파일의 일부를 다음에 나타냅니다.
그림 4.1.3 Mises 응력 해석 결과
해석 결과 로그 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