Nagyméretű öntőforma-modell statikai analízise¶

Ez az esettanulmány egy lineáris statikai elemzést mutat be, amelyben egyenletesen eloszló nyomás terheli az öntőforma-szerelvényt. Négy, másodrendű tetraéderelemekből álló háló áll rendelkezésre, körülbelül 1 milliótól körülbelül 210 millió csomópontig.

A legnagyobb, Mold_200mil modell futtatása 13 csomóponton, 208 folyamattal történt, így a példa megmutatja, hogy a FrontISTR milyen méretig képes gyakorlati geometriájú modelleket kezelni. A négy modell geometriája, anyaga és peremfeltételei azonosak, csak a háló finomságában különböznek, ezért annak összehasonlítására is használhatók, hogyan befolyásolja a modell mérete a pontosságot és a számítási erőforrásokat.

Az öntőforma-modell teljes geometriája, alsó része és metszete

1. ábra. Az öntőforma-szerelvény teljes részei, alsó részei és metszete.

Elemzési modell¶

A négy modell geometriája, anyaga és peremfeltételei azonosak, a háló finomságában különböznek.

Tétel	Leírás
Geometria és kapcsolatok	Öntőforma-szerelvény. Az alkatrészek közös csomópontokon kapcsolódnak.
Elemek	Másodrendű tetraéderelemek
Anyag	Szerkezeti acél, lineárisan rugalmas. Young-modulus 200 GPa, Poisson-tényező 0.3
Terhelés	Egyenletes 1 MPa nyomás a felső felületen (`PRESSURE1` felületcsoport)
Kényszerek	Mindhárom eltolási komponens rögzített az alsó felületen (`CONSTRAINT1` csomópontcsoport)

Az öntőforma terhelési és kényszerhelyei, valamint az elemfelület-csoportok a termék felületén

2. ábra. Nyomásterhelés, elmozdulási kényszerek és termékfelület-csoportok.

Elemzési eredmények¶

Elmozdulás és feszültség a hálóméret függvényében¶

Modell	Legkisebb Z irányú elmozdulás (mm)	Legnagyobb Mises-feszültség, csomóponti érték (MPa)	Legnagyobb Mises-feszültség, elemi érték (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 háló finomításával a legkisebb Z irányú elmozdulás változása csökken; a két legnagyobb háló esetében a táblázatban megadott pontosság mellett a különbség 0.0007 mm. Ezzel szemben a legnagyobb Mises-feszültség mind a csomóponti, mind az elemi értékeknél tovább nő. Annak eldöntéséhez, hogy a feszültség konvergál-e, vagy szingularitás van jelen, meg kell vizsgálni a legnagyobb érték helyét, továbbá a környező geometriát és peremfeltételeket.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

3. ábra. A négy modellméret hálója és csomóponti von Mises-feszültsége (MPa).

A 3. ábra a csomópontokra extrapolált értékeket (NodalMISES) mutatja, az összes ábrán 0–50 MPa között rögzített jelmagyarázattal. A hálók különbségei az elemek élein hasonlíthatók össze.

Nagyméretű futtatás adatai¶

A számításokat 2020 júliusában végezték a FrontISTR 5.1.0 verziójával, CG módszerrel, 1.0E-06 konvergenciaküszöbbel és legfeljebb 100,000 iterációval. A futtatási környezet egy PC-fürt volt; minden csomópont két Xeon E5-2670 processzorral (2.6 GHz, 8 mag), 128 GB memóriával és InfiniBand FDR összeköttetésekkel rendelkezett. A párhuzamos futtatási mód Flat MPI volt (folyamatonként egy szál).

Modell	MPI-folyamatok (csomópontok)	Előkondicionáló	Iterációk	Megoldási idő (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)	Diagonális skálázás	92,626	96,969.34

Az idők a futtatási napló solve értékei. A Mold_200mil modellnél még 13 csomóponton is elfogyott a memória az AMG használatakor, ezért az előkondicionálást diagonális skálázásra módosították; az így kapott iterációszám 92,626, a számítási idő pedig körülbelül 27 óra volt.

Elemzési adatok¶

Modell	Csomópontok	Elemek	Tömörített méret	Letöltés
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 rész (lásd alább)

Az adatok verziója 1.0.0.

A Mold_200mil beszerzése¶

A Mold_200mil meghaladja az egy fájlra vonatkozó méretkorlátot (5 GB), ezért öt, egyenként 2 GiB méretű részben van regisztrálva. Töltse le az összes fájlt ugyanabba a könyvtárba, majd fűzze őket össze.

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

Az összefűzött fájl SHA-256 értéke: c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Hivatkozások¶

Közreműködők¶

CAD és bemeneti adatok készítése: TechnoStar
Átalakítás FrontISTR formátumra és párhuzamos elemzés: Yamaguchi és Inagaki