コンテンツにスキップ

周波数応答解析

周波数応答解析

本解析の実施には、tutorial/17_freq_beam のデータを用います。

解析対象

解析対象は片持ち梁で、形状を図4.17.1に、メッシュデータを図4.17.2に示します。

項目 内容 備考 参照
解析の種別 周波数応答解析 !SOLUTION,TYPE=EIGEN !SOLUTION,TYPE=DYNAMIC
節点数 55
要素数 126
要素タイプ 4節点四面体一次要素 !ELEMENT,TYPE=341
材料物性名 Material-1 !MATERIAL,NAME=Material-1
境界条件 拘束,集中荷重,固有値 !EIGENREAD
行列解法 CG/SSOR !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1

片持ち梁の形状

図4.17.1 片持ち梁の形状

片持ち梁のメッシュデータ

図4.17.2 片持ち梁のメッシュデータ

解析内容

解析対象の片持ち梁の端部を完全拘束し、反対側の端部の2節点に集中荷重を加えた周波数応答解析を実施します。

手順として同じ境界条件での10次までの固有値解析を実施した後、5次までの固有値、固有ベクトルを使い解析を実施します。周波数応答解析用の解析制御データを以下に示します。

解析制御データ beam_eigen.cnt

#  Control File for FISTR
!VERSION
 3
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
!SOLUTION, TYPE=EIGEN
!EIGEN
 10, 1.0E-8, 60
!BOUNDARY
_PickedSet4, 1, 3, 0.0
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=NO,TIMELOG=YES
 10000, 1
 1.0e-8, 1.0, 0.0
!VISUAL,metod=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END

解析制御データ beam_freq.cnt

#  Control File for FISTR
!VERSION
 3
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
!SOLUTION, TYPE=DYNAMIC
!DYNAMIC
 11 , 2
 14000, 16000, 20, 15000.0
 0.0, 6.6e-5
 1, 1, 0.0, 7.2E-7
 10, 2, 1
 1, 1, 1, 1, 1, 1
!EIGENREAD
 eigen_0.log
 1, 5
!BOUNDARY
_PickedSet4, 1, 3, 0.0
!FLOAD, LOAD CASE=2
_PickedSet5, 2, 1.
!FLOAD, LOAD CASE=2
_PickedSet6, 2, 1.
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=NO,TIMELOG=YES
 10000, 1
 1.0e-8, 1.0, 0.0
!VISUAL,metod=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END

解析手順

まず、固有値解析用の全体制御データ hecmw_ctrl_eigen.dathecmw_ctrl.dat と変更し固有値解析を行います。

次に、周波数応答解析用の全体制御データ hecmw_ctrl_freq.dathecmw_ctrl.dat 、固有値解析の解析結果ログファイル 0.logeigen_0.log (周波数応答解析用の解析制御データ内で指定されている)と変更し、周波数応答解析を行います。

$ cp hecmw_ctrl_eigen.dat hecmw_ctrl.dat
$ fistr1 -t 4
$ mv 0.log eigen_0.log
$ cp hecmw_ctrl_freq.dat hecmw_ctrl.dat
$ fistr1 -t 4

解析結果

解析制御データで指定したモニタリング節点(節点番号1)の周波数と変位振幅の関係をMicrosoft Excelで作成して図4.17.3に示します。 また、解析結果の数値データとして、解析結果ログファイルの一部を以下に示します。

モニタリング節点の周波数と変位振幅の関係

図4.17.3 モニタリング節点の周波数と変位振幅の関係

解析結果ログ 0.log (周波数応答解析)

 fstr_setup: OK
 Rayleigh alpha:   0.0000000000000000
 Rayleigh beta:   7.1999999999999999E-007
 read from=eigen_0.log
 start mode=           1
 end mode=           5
 start frequency:   14000.000000000000
 end frequency:   16000.000000000000
 number of the sampling points          20
 monitor nodeid=           1
   14100.000000000000      [Hz] :    8.3935554530472634E-002
   14100.000000000000      [Hz] :            1 .res
   14200.000000000000      [Hz] :    9.1211083510434166E-002
   14200.000000000000      [Hz] :            2 .res
   14300.000000000000      [Hz] :    9.9579777897838617E-002
   14300.000000000000      [Hz] :            3 .res
   14400.000000000000      [Hz] :   0.10914967595069022
   14400.000000000000      [Hz] :            4 .res
   14500.000000000000      [Hz] :   0.11992223203439001
   14500.000000000000      [Hz] :            5 .res
   14600.000000000000      [Hz] :   0.13164981801928813
   14600.000000000000      [Hz] :            6 .res
   14700.000000000000      [Hz] :   0.14360931008570313
   14700.000000000000      [Hz] :            7 .res
   14800.000000000000      [Hz] :   0.15436500206071202
   14800.000000000000      [Hz] :            8 .res