Análisis estático de un modelo de molde a gran escala¶
Este caso presenta un análisis estático lineal en el que se aplica una presión uniformemente distribuida a un conjunto de molde. Se proporcionan cuatro mallas de elementos tetraédricos de segundo orden, desde aproximadamente 1 millón hasta unos 210 millones de nodos.
El modelo de mayor tamaño, Mold_200mil, se ha ejecutado en 13 nodos con 208 procesos, por lo que este caso permite mostrar hasta qué escala puede manejar FrontISTR modelos con geometrías utilizadas en aplicaciones prácticas. Los cuatro modelos comparten la misma geometría, material y condiciones de contorno y solo difieren en el refinamiento de la malla, de modo que también permiten comparar cómo influye la escala en la precisión y en los recursos de cálculo.
Modelo de análisis¶
Los cuatro modelos comparten la misma geometría, material y condiciones de contorno y difieren en el refinamiento de la malla.
| Elemento | Descripción |
|---|---|
| Geometría y conexiones | Conjunto de molde. Las piezas están conectadas mediante nodos compartidos. |
| Elementos | Elementos tetraédricos de segundo orden |
| Material | Structural Steel, cuerpo elástico lineal. Módulo de Young de 200 GPa y coeficiente de Poisson de 0.3 |
| Carga | Presión uniformemente distribuida de 1 MPa en la superficie superior (grupo de superficies PRESSURE1) |
| Restricciones | Se fijan las tres componentes de traslación en la superficie inferior (grupo de nodos CONSTRAINT1) |
Resultados del análisis¶
Desplazamiento y tensión según el tamaño de la malla¶
| Modelo | Desplazamiento Z mínimo (mm) | Tensión de Mises máxima, valor nodal (MPa) | Tensión de Mises máxima, valor de elemento (MPa) |
|---|---|---|---|
| Mold_001mil | -0.2527 | 118.2 | 75.9 |
| Mold_011mil | -0.2638 | 130.7 | 101.3 |
| Mold_055mil | -0.2659 | 189.9 | 156.5 |
| Mold_200mil | -0.2666 | 250.4 | 213.1 |
A medida que se refina la malla, la variación del desplazamiento Z mínimo se hace menor; entre las dos mallas de mayor tamaño, la diferencia con la precisión mostrada en la tabla es de 0.0007 mm. En cambio, la tensión de Mises máxima sigue aumentando tanto para los valores nodales como para los valores de elemento. Para determinar si la tensión converge o si existe una singularidad, es necesario examinar la ubicación del valor máximo y la geometría y las condiciones de contorno de su entorno.
| Mold_001mil | Mold_011mil |
|---|---|
 |  |
| Mold_055mil | Mold_200mil |
 |  |
La figura 3 muestra valores extrapolados a los nodos (NodalMISES), con la leyenda fijada entre 0 y 50 MPa en todas las figuras. Las diferencias entre las mallas pueden compararse a partir de las aristas de los elementos.
Registro de ejecución a gran escala¶
Los cálculos se realizaron en julio de 2020 con FrontISTR 5.1.0, utilizando el método CG, un umbral de convergencia de 1.0E-06 y un máximo de 100,000 iteraciones. El entorno de ejecución era un clúster de PC; cada nodo disponía de dos procesadores Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 núcleos), 128 GB de memoria y una interconexión InfiniBand FDR. El modo de ejecución en paralelo era Flat MPI (un hilo por proceso).
| Modelo | Procesos MPI (nodos) | Precondicionador | Iteraciones | Tiempo del solver (s) |
|---|---|---|---|---|
| Mold_001mil | 32 (2) | AMG (ML) | 611 | 80.16 |
| Mold_011mil | 64 (4) | AMG (ML) | 854 | 782.65 |
| Mold_055mil | 128 (8) | AMG (ML) | 778 | 2,015.05 |
| Mold_200mil | 208 (13) | Escalado diagonal | 92,626 | 96,969.34 |
Los tiempos corresponden a los valores de solve de los registros de ejecución. Mold_200mil agotó la memoria incluso con 13 nodos al utilizar AMG, por lo que el precondicionador se cambió a escalado diagonal; el número de iteraciones resultante fue de 92,626 y el tiempo de cálculo, de aproximadamente 27 horas.
Datos de análisis¶
| Modelo | Número de nodos | Número de elementos | Tamaño comprimido | Descarga |
|---|---|---|---|---|
| Mold_001mil | 1,015,778 | 638,041 | 35.6 MB | Mold_001mil.tar.gz |
| Mold_011mil | 11,036,922 | 7,617,345 | 461 MB | Mold_011mil.tar.gz |
| Mold_055mil | 55,508,692 | 39,271,921 | 2.41 GB | Mold_055mil.tar.gz |
| Mold_200mil | 209,893,102 | 151,044,460 | 9.58 GB | 5 partes (véase más abajo) |
La versión de los datos es 1.0.0.
Obtención de Mold_200mil¶
Mold_200mil supera el límite por archivo (5 GB), por lo que se distribuye en cinco partes de 2 GiB. Descargue todos los archivos en el mismo directorio y, a continuación, concaténelos.
for i in 00 01 02 03 04; do
curl -fLO "https://gitlab.com/api/v4/projects/21515176/packages/generic/Mold_200mil/1.0.0/Mold_200mil.tar.gz.part$i"
done
cat Mold_200mil.tar.gz.part?? > Mold_200mil.tar.gz
El SHA-256 del archivo concatenado es c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.
Referencias¶
Colaboradores¶
- Creación del CAD y de los datos de entrada: TechnoStar
- Conversión a FrontISTR y análisis en paralelo: Yamaguchi e Inagaki