Analisis Statik Model Acuan Berskala Besar¶

Ini ialah kajian kes analisis statik linear yang mengenakan tekanan teragih seragam pada pemasangan acuan. Terdapat empat mesh menggunakan unsur tetrahedron tertib kedua, daripada kira-kira 1 juta nod hingga kira-kira 210 juta nod.

Model terbesar, Mold_200mil, mempunyai rekod pelaksanaan pada 13 nod pengkomputeran dengan 208 proses, dan boleh digunakan sebagai kajian kes untuk menunjukkan skala model dengan geometri yang digunakan dalam amalan yang dapat dikendalikan. Keempat-empat model mempunyai geometri, bahan dan syarat sempadan yang sama, dan hanya berbeza pada kehalusan mesh, maka kesan skala terhadap ketepatan dan sumber pengkomputeran juga boleh dibandingkan.

Geometri keseluruhan, geometri bahagian bawah dan keratan rentas model acuan

Rajah 1. Pemasangan acuan: semua bahagian, bahagian bawah dan keratan rentas.

Model Analisis¶

Keempat-empat model mempunyai geometri, bahan dan syarat sempadan yang sama, tetapi kehalusan mesh berbeza.

Item	Kandungan
Geometri dan sambungan	Pemasangan acuan. Bahagian-bahagian disambungkan melalui nod yang dikongsi
Unsur	Unsur tetrahedron tertib kedua
Bahan	Keluli struktur, bahan elastik linear. Modulus Young 200 GPa, Nisbah Poisson 0.3
Beban	Tekanan teragih seragam 1 MPa pada permukaan atas (kumpulan permukaan `PRESSURE1`)
Kekangan	Ketiga-tiga komponen translasi pada permukaan bawah dikekang (kumpulan nod `CONSTRAINT1`)

Kedudukan beban dan kekangan acuan serta kumpulan permukaan unsur pada permukaan produk

Rajah 2. Beban tekanan, kekangan sesaran dan kumpulan permukaan produk.

Hasil Analisis¶

Sesaran dan Tegasan Mengikut Skala Mesh¶

Nama model	Nilai minimum sesaran Z (mm)	Tegasan Mises maksimum, nilai nod (MPa)	Tegasan Mises maksimum, nilai unsur (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

Apabila mesh diperhalus, perubahan pada nilai minimum sesaran Z menjadi semakin kecil; bagi dua skala terakhir, perbezaannya ialah 0.0007 mm pada ketepatan nilai yang dipaparkan dalam jadual. Sebaliknya, tegasan Mises maksimum terus meningkat bagi kedua-dua nilai nod dan nilai unsur. Untuk menentukan sama ada tegasan telah menumpu atau sama ada terdapat singulariti, kedudukan nilai maksimum serta geometri dan syarat sempadan di sekitarnya perlu diperiksa.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

Rajah 3. Mesh dan tegasan von Mises pada nod untuk empat saiz model (MPa).

Rajah 3 memaparkan nilai yang diekstrapolasi ke nod (NodalMISES), dengan julat petunjuk ditetapkan pada 0–50 MPa untuk semua rajah. Perbezaan mesh boleh dibandingkan melalui rusuk unsur.

Rekod Pelaksanaan Berskala Besar¶

Pengiraan dilakukan pada Julai 2020 menggunakan FrontISTR 5.1.0 dengan kaedah CG, ambang penumpuan 1.0E-06, dan bilangan lelaran maksimum 100,000. Persekitaran pelaksanaan ialah kluster PC; setiap nod pengkomputeran dilengkapi dua Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 teras), memori 128 GB dan sambungan InfiniBand FDR. Kaedah pelaksanaan selari ialah Flat MPI (1 proses, 1 bebenang).

Nama model	Bilangan proses MPI (bilangan nod pengkomputeran)	Prapensyaratan	Bilangan lelaran	Masa solver (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)	Penskalaan pepenjuru	92,626	96,969.34

Masa tersebut ialah nilai solve daripada log pelaksanaan. Mold_200mil mengalami kekurangan memori walaupun menggunakan 13 nod apabila AMG digunakan, maka prapensyaratan ditukar kepada penskalaan pepenjuru; bilangan lelaran ialah 92,626 dan masa pengiraan kira-kira 27 jam.

Data Analisis¶

Nama model	Bilangan nod	Bilangan unsur	Saiz termampat	Muat turun
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 bahagian (di bawah)

Versi data ialah 1.0.0.

Mendapatkan Mold_200mil¶

Mold_200mil melebihi had bagi setiap fail (5 GB), maka ia didaftarkan dalam lima bahagian berukuran 2 GiB. Muat turun semua fail ke dalam direktori yang sama, kemudian gabungkannya.

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 bagi fail selepas digabungkan ialah c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Rujukan¶

Penyumbang¶

Penciptaan CAD dan data input: TechnoStar
Penukaran kepada FrontISTR dan analisis selari: Yamaguchi dan Inagaki