Multi-Harmonic Response Example

This example shows how to compute a multi-harmonic response using fft transforms.

import matplotlib.pyplot as pyplot

from ansys.dpf import core as dpf
from ansys.dpf.core import examples
from ansys.dpf.core import operators as ops

Begin by downloading the example harmonic result. This result is not included in the core module by default to speed up the install. Download should only take a few seconds.

Next, create the model and display the state of the result. Note that this harmonic result file contains several rpms, each rpm has several frequencies.

# this file is 66Mb size, it may take time to download
harmonic = examples.download_multi_harmonic_result()
model = dpf.Model(harmonic)
print(model)

Out:

DPF Model
------------------------------
DPF Result Info
  Analysis: harmonic
  Physics Type: mecanic
  Unit system: MKS: m, kg, N, s, V, A, degC
  Available results:
    U Displacement :nodal displacements
    BFE Temperature :element structural nodal temperatures
------------------------------
DPF  Meshed Region:
  88 nodes
  31 elements
  Unit: m
  With beam (1D) elements
------------------------------
DPF  Time/Freq Support:
  Number of sets: 1000
  With complex values

Cumulative     Frequency (Hz) LoadStep       Substep        RPM
1              1.000000       1              1              100.000000
2              2.000000       1              2              100.000000
3              3.000000       1              3              100.000000
4              4.000000       1              4              100.000000
5              5.000000       1              5              100.000000
6              6.000000       1              6              100.000000
7              7.000000       1              7              100.000000
8              8.000000       1              8              100.000000
9              9.000000       1              9              100.000000
10             10.000000      1              10             100.000000
11             11.000000      1              11             100.000000
12             12.000000      1              12             100.000000
13             13.000000      1              13             100.000000
14             14.000000      1              14             100.000000
15             15.000000      1              15             100.000000
16             16.000000      1              16             100.000000
17             17.000000      1              17             100.000000
18             18.000000      1              18             100.000000
19             19.000000      1              19             100.000000
20             20.000000      1              20             100.000000
21             21.000000      1              21             100.000000
22             22.000000      1              22             100.000000
23             23.000000      1              23             100.000000
24             24.000000      1              24             100.000000
25             25.000000      1              25             100.000000
26             26.000000      1              26             100.000000
27             27.000000      1              27             100.000000
28             28.000000      1              28             100.000000
29             29.000000      1              29             100.000000
30             30.000000      1              30             100.000000
31             31.000000      1              31             100.000000
32             32.000000      1              32             100.000000
33             33.000000      1              33             100.000000
34             34.000000      1              34             100.000000
35             35.000000      1              35             100.000000
36             36.000000      1              36             100.000000
37             37.000000      1              37             100.000000
38             38.000000      1              38             100.000000
39             39.000000      1              39             100.000000
40             40.000000      1              40             100.000000
41             41.000000      1              41             100.000000
42             42.000000      1              42             100.000000
43             43.000000      1              43             100.000000
44             44.000000      1              44             100.000000
45             45.000000      1              45             100.000000
46             46.000000      1              46             100.000000
47             47.000000      1              47             100.000000
48             48.000000      1              48             100.000000
49             49.000000      1              49             100.000000
50             50.000000      1              50             100.000000
51             51.000000      1              51             100.000000
52             52.000000      1              52             100.000000
53             53.000000      1              53             100.000000
54             54.000000      1              54             100.000000
55             55.000000      1              55             100.000000
56             56.000000      1              56             100.000000
57             57.000000      1              57             100.000000
58             58.000000      1              58             100.000000
59             59.000000      1              59             100.000000
60             60.000000      1              60             100.000000
61             61.000000      1              61             100.000000
62             62.000000      1              62             100.000000
63             63.000000      1              63             100.000000
64             64.000000      1              64             100.000000
65             65.000000      1              65             100.000000
66             66.000000      1              66             100.000000
67             67.000000      1              67             100.000000
68             68.000000      1              68             100.000000
69             69.000000      1              69             100.000000
70             70.000000      1              70             100.000000
71             71.000000      1              71             100.000000
72             72.000000      1              72             100.000000
73             73.000000      1              73             100.000000
74             74.000000      1              74             100.000000
75             75.000000      1              75             100.000000
76             76.000000      1              76             100.000000
77             77.000000      1              77             100.000000
78             78.000000      1              78             100.000000
79             79.000000      1              79             100.000000
80             80.000000      1              80             100.000000
81             81.000000      1              81             100.000000
82             82.000000      1              82             100.000000
83             83.000000      1              83             100.000000
84             84.000000      1              84             100.000000
85             85.000000      1              85             100.000000
86             86.000000      1              86             100.000000
87             87.000000      1              87             100.000000
88             88.000000      1              88             100.000000
89             89.000000      1              89             100.000000
90             90.000000      1              90             100.000000
91             91.000000      1              91             100.000000
92             92.000000      1              92             100.000000
93             93.000000      1              93             100.000000
94             94.000000      1              94             100.000000
95             95.000000      1              95             100.000000
96             96.000000      1              96             100.000000
97             97.000000      1              97             100.000000
98             98.000000      1              98             100.000000
99             99.000000      1              99             100.000000
100            100.000000     1              100            100.000000
101            101.000000     1              101            100.000000
102            102.000000     1              102            100.000000
103            103.000000     1              103            100.000000
104            104.000000     1              104            100.000000
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985            925.000000     5              185            500.000000
986            930.000000     5              186            500.000000
987            935.000000     5              187            500.000000
988            940.000000     5              188            500.000000
989            945.000000     5              189            500.000000
990            950.000000     5              190            500.000000
991            955.000000     5              191            500.000000
992            960.000000     5              192            500.000000
993            965.000000     5              193            500.000000
994            970.000000     5              194            500.000000
995            975.000000     5              195            500.000000
996            980.000000     5              196            500.000000
997            985.000000     5              197            500.000000
998            990.000000     5              198            500.000000
999            995.000000     5              199            500.000000
1000           1000.000000    5              200            500.000000

Read the analysis domain support

tf = model.metadata.time_freq_support
print('Number of solution sets', tf.n_sets)

Out:

Number of solution sets 1000

Compute multi harmonic response

In this example we compute the Rz multi harmonic responses based on a selected nodes and a set of EOs (multiple engine orders).

# Create a total displacement operator and set its time scoping to
# the entire time freq support and its nodes scoping into a user defined nodes.
disp_op = ops.result.raw_displacement(data_sources=model)
time_ids = list(range(1, model.metadata.time_freq_support.n_sets+1))

# define nodal scoping
nodes = dpf.Scoping()
nodes.ids = [2, 18]

# connect the frequencies and the nodes scopings to the result
# provider operator
disp_op.inputs.mesh_scoping.connect(nodes)
disp_op.inputs.time_scoping.connect(time_ids)

# extract Rz component using the component selector operator
comp = dpf.Operator("component_selector_fc")
comp.inputs.connect(disp_op.outputs)
comp.inputs.component_number.connect(5)

# Compute the multi-harmonic response based on Rz and a set of RPMs
rpms = dpf.Scoping()
rpms.ids = [1, 2, 3]

fft = ops.math.fft_multi_harmonic_minmax()

fft.inputs.connect(comp.outputs)
fft.inputs.rpm_scoping.connect(rpms)


fields = fft.outputs.field_max()
len(fields)  # one multi-harmonic field response per node

field1 = fields[0]
field2 = fields[1]

Plot the minimum and maximum displacements over time

pyplot.plot(field1.data, 'r', label='Field 1')
pyplot.plot(field2.data, 'b', label="Field 2")
pyplot.xlabel("Frequency (Hz)")
pyplot.ylabel("Displacement (m)")
pyplot.legend()
pyplot.show()
00 multi harmonic

Total running time of the script: ( 0 minutes 37.968 seconds)

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