Statička analiza modela kalupa velikih razmjera¶

Ovo je primjer linearne statičke analize u kojoj se na sklop kalupa primjenjuje jednoliko raspodijeljen tlak. Dostupne su 4 mreže s tetraedarskim elementima drugog reda, od približno 1 milijun do približno 210 milijuna čvorova.

Najveći model, Mold_200mil, izveden je na 13 računalnih čvorova s 208 procesa, pa ovaj primjer pokazuje do koje se veličine mogu obrađivati modeli s geometrijom koja se koristi u praksi. Budući da 4 modela imaju istu geometriju, materijal i rubne uvjete, a razlikuju se samo po finoći mreže, mogu se usporediti i utjecaji veličine modela na točnost i računalne resurse.

Ukupna geometrija modela kalupa, donji dijelovi i presjek

Slika 1. Sklop kalupa: svi dijelovi, donji dijelovi i presjek.

Model analize¶

4 modela imaju istu geometriju, materijal i rubne uvjete, a razlikuju se po finoći mreže.

Stavka	Opis
Geometrija i povezivanje	Sklop kalupa. Dijelovi su povezani zajedničkim čvorovima.
Elementi	Tetraedarski elementi drugog reda
Materijal	Konstrukcijski čelik, linearno elastičan materijal. Youngov modul 200 GPa, Poissonov omjer 0.3
Opterećenje	Jednoliko raspodijeljen tlak od 1 MPa na gornjoj plohi (grupa površina `PRESSURE1`)
Ograničenja	Fiksirane su sve 3 translacijske komponente na donjoj plohi (grupa čvorova `CONSTRAINT1`)

Položaji opterećenja i ograničenja kalupa te grupe površina elemenata na površini proizvoda

Slika 2. Tlačno opterećenje, ograničenja pomaka i grupe površina proizvoda.

Rezultati analize¶

Pomak i naprezanje prema veličini mreže¶

Model	Minimalni Z-pomak (mm)	Maksimalno Misesovo naprezanje, čvorna vrijednost (MPa)	Maksimalno Misesovo naprezanje, elementna vrijednost (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

Kako se mreža profinjuje, promjena minimalnog Z-pomaka postaje manja, a razlika između 2 najveće mreže pri preciznosti prikazanoj u tablici iznosi 0.0007 mm. S druge strane, maksimalno Misesovo naprezanje i dalje raste i za čvorne i za elementne vrijednosti. Da bi se utvrdilo konvergira li naprezanje ili postoji singularnost, potrebno je ispitati položaj maksimalne vrijednosti te okolnu geometriju i rubne uvjete.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

Slika 3. Mreža i von Misesovo naprezanje u čvorovima za četiri veličine modela (MPa).

Slika 3 prikazuje vrijednosti ekstrapolirane na čvorove (NodalMISES), a raspon legende na svim je slikama fiksiran na 0–50 MPa. Razlike u mreži mogu se usporediti prema bridovima elemenata.

Zapis o izvođenju velikih razmjera¶

U srpnju 2020. izračuni su izvedeni uz FrontISTR 5.1.0, metodom CG, pragom konvergencije 1.0E-06 i maksimalnim brojem od 100,000 iteracija. Okruženje za izvođenje bio je PC klaster; svaki je čvor imao 2 procesora Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 jezgri) i 128 GB memorije, a čvorovi su bili povezani putem InfiniBand FDR. Paralelni način izvođenja bio je Flat MPI (1 proces, 1 dretva).

Model	Broj MPI procesa (broj čvorova)	Predkondicioner	Broj iteracija	Vrijeme rješavača (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)	Dijagonalno skaliranje	92,626	96,969.34

Vrijeme je vrijednost solve iz dnevnika izvođenja. Pri uporabi AMG model Mold_200mil ostao je bez dovoljno memorije čak i s 13 čvorova, pa je predkondicioner promijenjen na dijagonalno skaliranje; broj iteracija iznosio je 92,626, a vrijeme računanja približno 27 sati.

Podaci analize¶

Model	Broj čvorova	Broj elemenata	Komprimirana veličina	Preuzimanje
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 dijelova (u nastavku)

Verzija podataka je 1.0.0.

Preuzimanje modela Mold_200mil¶

Mold_200mil premašuje ograničenje po datoteci (5 GB), pa je registriran u 5 dijelova od po 2 GiB. Preuzmite sve datoteke u isti direktorij, a zatim ih spojite.

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

SHA-256 spojene datoteke je c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Reference¶

Suradnici¶

Izrada CAD-a i ulaznih podataka: TechnoStar
Pretvorba u FrontISTR i paralelna analiza: Yamaguchi i Inagaki