Ejemplos de modelos reales para análisis estático elástico¶

Modelo de análisis¶

La Tabla 9.2.1 enumera ejemplos de verificación con modelos reales para análisis estático elástico. Las formas de los modelos, salvo algunas excepciones, también se muestran en las Figuras 9.2.1 a 9.2.5. Para ejecutar los ejemplos que utilizan los tipos de elemento 731 y 741 se requiere un solver directo independiente.

Tabla 9.2.1 Ejemplos de verificación con modelos reales para análisis estático elástico

Figura 9.2.1 Biela (EX01A)

Figura 9.2.2 Bloque con un orificio (EX02)

Figura 9.2.3 Álabe de turbina (EX03, EX06)

Figura 9.2.4 Cáscara cilíndrica (EX04, EX09)

Figura 9.2.5 Copa de vino (EX05, EX10A)

Resultados del análisis¶

Ejemplos de resultados del análisis¶

En las Figuras 9.2.6 a 9.2.9 se muestran ejemplos de resultados del análisis.

Figura 9.2.6 EX01A resultado del análisis (tensión de Mises y representación de la deformación (10x))

Figura 9.2.7 EX02 resultado del análisis (tensión de Mises y representación de la deformación (100x))

Figura 9.2.8 EX03 resultado del análisis (representación de la deformación (10x))

Figura 9.2.9 EX04 resultado del análisis (representación de la deformación (100x))

Resultados de verificación del rendimiento del análisis con el ejemplo EX02¶

Se realizó un análisis con software comercial de propósito general utilizando un modelo equivalente al modelo de verificación EX02 de bloque con orificio. La Figura 9.2.10 muestra una comparación de los valores máximos y mínimos de los componentes de tensión con los obtenidos mediante FrontISTR. La figura muestra que los componentes de tensión presentan una concordancia muy estrecha.

A continuación, se investigó el efecto de la descomposición de dominios sobre la distribución de tensiones. El particionado se realizó mediante el método RCB, dividiendo el modelo en dos en cada una de las direcciones X, Y y Z, para un total de ocho dominios. La Figura 9.2.11 muestra el particionado. La Figura 9.2.12 muestra las distribuciones de tensión de los análisis con un único dominio y con ocho dominios particionados.

Figura 9.2.10 Comparación de los componentes de tensión de EX02 con software de propósito general

Figura 9.2.11 EX02 particionado en ocho dominios mediante el método RCB

Figura 9.2.12 Diferencia en la distribución de la tensión de Mises debida a la descomposición de dominios

La Figura 9.2.12 no muestra diferencias entre los dos resultados; coinciden por completo.

La Tabla 9.2.2 compara los tiempos de ejecución de las configuraciones del solver HEC-MW utilizadas. La Figura 9.2.13 también muestra el historial de convergencia hasta alcanzar la solución.

Tabla 9.2.2 Comparación de los tiempos de ejecución con solvers HEC-MW

Figura 9.2.13 Comparación de los historiales de convergencia con solvers HEC-MW (umbral de convergencia: \(1.0 \times 10^{-8}\))

Comparación del tiempo de cálculo mediante el ejemplo de verificación EX01A¶

Utilizando el ejemplo de verificación EX01A (biela), se evaluó la aceleración del cálculo debida a la descomposición de dominios. Para el cálculo se utilizó un clúster de 24 nodos con procesadores Xeon a 2.8 GHz. Los resultados se muestran en la Figura 9.2.14. La figura muestra que la velocidad de cálculo aumenta en proporción al número de dominios.

También se investigaron las diferencias en el tiempo de cálculo debidas al entorno informático. Los resultados se muestran en la Tabla 9.2.3.

Figura 9.2.14 Efecto de aceleración de la descomposición de dominios

Tabla 9.2.3 Comparación de los tiempos de cálculo por equipo (1 CPU)