Keri sisuni

Suuremahulise vormimudeli staatiline analüüs

See on lineaarse staatilise analüüsi näide, kus vormikoostule rakendatakse ühtlaselt jaotatud rõhk. Saadaval on neli teist järku tetraeederelementidega võrku, mille suurus ulatub umbes 1 miljonist sõlmest umbes 210 miljoni sõlmeni.

Suurimat mudelit Mold_200mil on käitatud 13 arvutussõlmel 208 protsessiga ning see näide illustreerib, kui suure praktilises kasutuses oleva geomeetriaga mudeliga FrontISTR suudab töötada. Kõigil neljal mudelil on sama geomeetria, materjal ja rajatingimused ning need erinevad ainult võrgu tiheduse poolest, mistõttu saab nende abil võrrelda ka mudeli suuruse mõju täpsusele ja arvutusressurssidele.

Vormimudeli üldgeomeetria, alumine geomeetria ja lõige

Joonis 1. Vormikoost: kõik osad, alumised osad ja lõige.

Analüüsimudel

Kõigil neljal mudelil on sama geomeetria, materjal ja rajatingimused ning need erinevad võrgu tiheduse poolest.

Üksus Kirjeldus
Geomeetria ja ühendused Vormikoost. Osad on ühendatud ühiste sõlmede kaudu.
Elemendid Teist järku tetraeederelemendid
Materjal Structural Steel, lineaarne elastne materjal. Youngi moodul 200 GPa, Poissoni tegur 0.3
Koormus Ülemisele pinnale rakendatud ühtlaselt jaotatud rõhk 1 MPa (pinnarühm PRESSURE1)
Piirangud Alumisel pinnal on fikseeritud kõik kolm siirdekomponenti (sõlmerühm CONSTRAINT1)

Vormi koormus- ja piirangukohad ning toote pinna elemendipinnarühmad

Joonis 2. Rõhukoormus, siirdepiirangud ja toote pinna rühmad.

Analüüsitulemused

Siire ja pinge eri võrgusuuruste korral

Mudeli nimi Minimaalne Z-siire (mm) Maksimaalne Misesi pinge, sõlmeväärtus (MPa) Maksimaalne Misesi pinge, elemendiväärtus (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

Võrgu tihendamisel muutub minimaalse Z-siirde muutus väiksemaks; kahe suurima võrgu erinevus on tabelis näidatud täpsusega 0.0007 mm. Seevastu suureneb maksimaalne Misesi pinge jätkuvalt nii sõlme- kui ka elemendiväärtuse puhul. Et otsustada, kas pinge koondub või esineb singulaarsus, tuleb uurida maksimumväärtuse asukohta ning seda ümbritsevat geomeetriat ja rajatingimusi.

Mold_001mil Mold_011mil
Misesi pinge lähivaade: Mold_001mil Misesi pinge lähivaade: Mold_011mil
Mold_055mil Mold_200mil
Misesi pinge lähivaade: Mold_055mil Misesi pinge lähivaade: Mold_200mil
Joonis 3. Nelja mudelisuuruse võrk ja sõlmede von Misesi pinge (MPa).

Joonisel 3 on näidatud sõlmedesse ekstrapoleeritud väärtused (NodalMISES) ning legendi vahemik on kõigil joonistel fikseeritud väärtustele 0–50 MPa. Võrkude erinevusi saab võrrelda elementide servade järgi.

Suuremahulise käituse andmed

Arvutused tehti 2020. aasta juulis FrontISTR 5.1.0 abil, kasutades CG-meetodit, koonduvusläve 1.0E-06 ja maksimaalselt 100,000 iteratsiooni. Käituskeskkond oli PC-klaster; igal arvutussõlmel oli kaks Xeon E5-2670 protsessorit (2.6 GHz, 8 tuuma), 128 GB mälu ja InfiniBand FDR ühendus. Paralleelkäituse viis oli Flat MPI (1 protsess 1 lõime kohta).

Mudeli nimi MPI protsesside arv（arvutussõlmede arv） Eelkonditsioneerimine Iteratsioonide arv Lahendaja aeg (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） Diagonaalskaalimine 92,626 96,969.34

Ajad on käituslogide solve väärtused. Mold_200mil puhul ei jätkunud AMG kasutamisel mälu isegi 13 arvutussõlmel, mistõttu muudeti eelkonditsioneerimine diagonaalskaalimiseks; iteratsioonide arv oli 92,626 ja arvutusaeg umbes 27 tundi.

Analüüsiandmed

Mudeli nimi Sõlmede arv Elementide arv Tihendatud maht Allalaadimine
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 osa (allpool)

Andmeversioon on 1.0.0.

Mold_200mil hankimine

Mold_200mil ületab ühe faili piirangu (5 GB), mistõttu on see registreeritud viie 2 GiB osana. Laadige kõik failid samasse kataloogi ja seejärel ühendage need.

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

Ühendatud faili SHA-256 on c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Viited

Kaastöötajad

  • CAD- ja sisendandmete loomine: TechnoStar
  • FrontISTR-vormingusse teisendamine ja paralleelanalüüs: Yamaguchi ja Inagaki