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
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.dat を hecmw_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.dat を hecmw_ctrl.dat 、固有値解析の解析結果ログファイル 0.log を eigen_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] :    8.3935554529723885E-002
   14100.000000000000      [Hz] :            1 .res
   14200.000000000000      [Hz] :    9.1211083509607632E-002
   14200.000000000000      [Hz] :            2 .res
   14300.000000000000      [Hz] :    9.9579777896922961E-002
   14300.000000000000      [Hz] :            3 .res
   14400.000000000000      [Hz] :   0.10914967594967491     
   14400.000000000000      [Hz] :            4 .res
   14500.000000000000      [Hz] :   0.11992223203326918     
   14500.000000000000      [Hz] :            5 .res
   14600.000000000000      [Hz] :   0.13164981801806747     
   14600.000000000000      [Hz] :            6 .res
   14700.000000000000      [Hz] :   0.14360931008440975     
   14700.000000000000      [Hz] :            7 .res
   14800.000000000000      [Hz] :   0.15436500205940235     
   14800.000000000000      [Hz] :            8 .res
   14900.000000000000      [Hz] :   0.16180768408076251     
   14900.000000000000      [Hz] :            9 .res
   15000.000000000000      [Hz] :   0.16388019610373711     
   15000.000000000000      [Hz] :           10 .res
   15100.000000000000      [Hz] :   0.15982110598747551     
   15100.000000000000      [Hz] :           11 .res
   15200.000000000000      [Hz] :   0.15074650286398145     
   15200.000000000000      [Hz] :           12 .res
   15300.000000000000      [Hz] :   0.13885370598993371     
   15300.000000000000      [Hz] :           13 .res
   15400.000000000000      [Hz] :   0.12618976409021948     
   15400.000000000000      [Hz] :           14 .res
   15500.000000000000      [Hz] :   0.11405716994112736     
   15500.000000000000      [Hz] :           15 .res
   15600.000000000000      [Hz] :   0.10306231010139058     
   15600.000000000000      [Hz] :           16 .res
   15700.000000000000      [Hz] :    9.3374567545990342E-002
   15700.000000000000      [Hz] :           17 .res
   15800.000000000000      [Hz] :    8.4945897112663621E-002
   15800.000000000000      [Hz] :           18 .res
   15900.000000000000      [Hz] :    7.7641947016103510E-002
   15900.000000000000      [Hz] :           19 .res
   16000.000000000000      [Hz] :    7.1307642422355627E-002
   16000.000000000000      [Hz] :           20 .res
 start time:   0.0000000000000000     
 end time:   6.6000000000000005E-005
 frequency:   15000.000000000000     
 node id:           1
 num disp:          10
 time=   0.0000000000000000       :            1 .res
 time=   0.0000000000000000       :            1 .vis
 time=   6.6000000000000003E-006  :            2 .res
 time=   6.6000000000000003E-006  :            2 .vis
 time=   1.3200000000000001E-005  :            3 .res
 time=   1.3200000000000001E-005  :            3 .vis
 time=   1.9800000000000000E-005  :            4 .res
 time=   1.9800000000000000E-005  :            4 .vis
 time=   2.6400000000000001E-005  :            5 .res
 time=   2.6400000000000001E-005  :            5 .vis
 time=   3.3000000000000003E-005  :            6 .res
 time=   3.3000000000000003E-005  :            6 .vis
 time=   3.9600000000000000E-005  :            7 .res
 time=   3.9600000000000000E-005  :            7 .vis
 time=   4.6200000000000005E-005  :            8 .res
 time=   4.6200000000000005E-005  :            8 .vis
 time=   5.2800000000000003E-005  :            9 .res
 time=   5.2800000000000003E-005  :            9 .vis
 time=   5.9400000000000000E-005  :           10 .res
 time=   5.9400000000000000E-005  :           10 .vis

周波数応答解析