Ірі масштабты қалып моделін статикалық талдау¶

Қалып құрастырмасына біркелкі таралған қысым түсірілетін сызықтық статикалық талдау мысалы. Екінші ретті тетраэдрлік элементтерден құралған, шамамен 1 миллион түйіннен шамамен 210 миллион түйінге дейінгі 4 түрлі тор берілген.

Ең ірі Mold_200mil моделі 13 түйінде 208 процесспен орындалған. Сондықтан бұл мысал FrontISTR-дің практикалық қолданылатын геометриялары бар модельдерді қандай ауқымға дейін өңдей алатынын көрсетеді. 4 модельдің геометриясы, материалы және шекаралық шарттары бірдей, тек тордың ұсақтығы өзгеше, сондықтан модель масштабының дәлдік пен есептеу ресурстарына әсерін де салыстыруға болады.

Қалып моделінің толық геометриясы, төменгі геометриясы және қимасы

1-сурет. Қалып құрастырмасы: толық бөлшектер, төменгі бөлшектер және қима.

Талдау моделі¶

4 модельдің геометриясы, материалы және шекаралық шарттары бірдей, тек тордың ұсақтығы өзгеше.

Тармақ	Мазмұны
Геометрия және қосылыстар	Қалып құрастырмасы. Бөлшектер ортақ түйіндер арқылы қосылған
Элементтер	Екінші ретті тетраэдрлік элементтер
Материал	Structural Steel, сызықтық серпімді материал. Юнг модулі 200 GPa, Пуассон коэффициенті 0.3
Жүктеме	Жоғарғы бетке 1 MPa біркелкі таралған қысым (бет тобы `PRESSURE1`)
Бекіту	Төменгі беттегі 3 ілгерілемелі компонент бекітілген (түйіндер тобы `CONSTRAINT1`)

Қалыптағы жүктеме мен бекіту орындары және бұйым бетіндегі элемент беттерінің топтары

2-сурет. Қысым жүктемесі, орын ауыстыруды бекіту шарттары және бұйым бетінің топтары.

Талдау нәтижелері¶

Тор масштабына байланысты орын ауыстыру мен кернеу¶

Модель атауы	Z орын ауыстыруының ең кіші мәні (mm)	Ең үлкен Mises кернеуі, түйіндік мән (MPa)	Ең үлкен Mises кернеуі, элементтік мән (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

Тор ұсақталған сайын Z орын ауыстыруының ең кіші мәнінің өзгеру шамасы азаяды; соңғы 2 масштаб үшін кестеде көрсетілген дәлдікпен айырма 0.0007 mm болады. Ал ең үлкен Mises кернеуі түйіндік мәндерде де, элементтік мәндерде де өсуін жалғастырады. Кернеудің жинақталуын немесе сингулярлықтың бар-жоғын анықтау үшін ең үлкен мәннің орнын және оның маңындағы геометрия мен шекаралық шарттарды тексеру қажет.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

3-сурет. 4 модель масштабы үшін тор және түйіндік von Mises кернеуі (MPa).

3-суретте түйіндерге экстраполяцияланған мәндер (NodalMISES) көрсетілген, ал шкала барлық суретте 0〜50 MPa аралығына бекітілген. Элемент қырлары арқылы тор айырмашылықтарын салыстыруға болады.

Ірі масштабты орындау жазбасы¶

Есептеулер 2020 жылғы шілдеде FrontISTR 5.1.0 көмегімен CG әдісімен, жинақталу шегі 1.0E-06 және ең көп 100,000 итерациямен орындалды. Орындау ортасы PC кластері болды; әр түйінде 2 Xeon E5-2670 процессоры (2.6 GHz, 8 ядро), 128 GB жад орнатылып, түйіндер InfiniBand FDR арқылы қосылған. Параллель орындау режимі — Flat MPI (1 процесс, 1 ағын).

Модель атауы	MPI процестері (түйіндер саны)	Алдын ала шарттағыш	Итерациялар саны	Шешуші уақыты (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）	Диагональдық масштабтау	92,626	96,969.34

Уақыт мәндері орындау журналындағы solve мәндерінен алынған. Mold_200mil үшін AMG қолданғанда 13 түйінде де жад жеткіліксіз болды, сондықтан алдын ала шарттау диагональдық масштабтауға өзгертілді; итерациялар саны 92,626, ал есептеу уақыты шамамен 27 сағат болды.

Талдау деректері¶

Модель атауы	Түйіндер саны	Элементтер саны	Сығылған көлем	Жүктеп алу
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 бөлік (төменде)

Деректер нұсқасы — 1.0.0.

Mold_200mil алу¶

Mold_200mil бір файлға арналған шектен (5 GB) асатындықтан, ол 2 GiB шамасындағы бөліктерге бөлініп, барлығы 5 бөлік ретінде тіркелген. Барлық файлды бір каталогқа жүктеп алып, содан кейін біріктіру керек.

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

Біріктірілген файлдың SHA-256 мәні — c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Әдебиеттер¶

Үлес қосқандар¶

CAD және кіріс деректерін дайындау: TechnoStar
FrontISTR форматына түрлендіру және параллель талдау: Ямагучи және Инагаки