Statische analyse van een grootschalig matrijsmodel¶
Dit is een voorbeeld van een lineaire statische analyse waarbij een gelijkmatig verdeelde druk op een matrijsassemblage wordt aangebracht. Er zijn vier meshes met tetraëdrische elementen van de tweede orde, variërend van ongeveer 1 miljoen knopen tot ongeveer 210 miljoen knopen.
Het grootste model, Mold_200mil, is uitgevoerd op 13 nodes met 208 processen en kan dienen als voorbeeld van de schaal waarop modellen met in de praktijk gebruikte geometrieën kunnen worden verwerkt. De vier modellen hebben dezelfde geometrie, hetzelfde materiaal en dezelfde randvoorwaarden en verschillen alleen in meshfijnheid, zodat ook kan worden vergeleken welke invloed de schaal heeft op de nauwkeurigheid en de benodigde rekenmiddelen.
Analysemodel¶
De vier modellen hebben dezelfde geometrie, hetzelfde materiaal en dezelfde randvoorwaarden en verschillen in meshfijnheid.
| Onderdeel | Inhoud |
|---|---|
| Geometrie en verbindingen | Matrijsassemblage. Onderdelen zijn via gedeelde knopen met elkaar verbonden |
| Elementen | Tetraëdrische elementen van de tweede orde |
| Materiaal | Constructiestaal, lineair elastisch. Elasticiteitsmodulus 200 GPa, Poissonverhouding 0.3 |
| Belasting | Gelijkmatig verdeelde druk van 1 MPa op het bovenvlak (oppervlaktegroep PRESSURE1) |
| Randvoorwaarden | Alle drie translatiecomponenten aan het ondervlak gefixeerd (knoopgroep CONSTRAINT1) |
Analyseresultaten¶
Verplaatsing en spanning per meshgrootte¶
| Modelnaam | Minimale Z-verplaatsing (mm) | Maximale Mises-spanning, knoopwaarde (MPa) | Maximale Mises-spanning, elementwaarde (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 |
Naarmate de mesh fijner wordt, wordt de verandering in de minimale Z-verplaatsing kleiner; voor de twee grootste meshes bedraagt het verschil bij de in de tabel weergegeven nauwkeurigheid 0.0007 mm. Daarentegen blijft de maximale Mises-spanning toenemen, zowel voor de knoopwaarden als voor de elementwaarden. Om te bepalen of de spanning convergeert of dat er een singulariteit aanwezig is, moeten de locatie van de maximumwaarde en de omliggende geometrie en randvoorwaarden worden onderzocht.
| Mold_001mil | Mold_011mil |
|---|---|
 |  |
| Mold_055mil | Mold_200mil |
 |  |
Figuur 3 toont nodale geëxtrapoleerde waarden (NodalMISES), waarbij de legenda in alle afbeeldingen is vastgezet op 0〜50 MPa. Verschillen in de mesh kunnen aan de elementranden worden vergeleken.
Grootschalige uitvoeringsgegevens¶
De berekeningen zijn in juli 2020 uitgevoerd met FrontISTR 5.1.0, de CG-methode, een convergentiedrempel van 1.0E-06 en maximaal 100,000 iteraties. De uitvoeringsomgeving was een pc-cluster; elke node was uitgerust met twee Xeon E5-2670-processoren (2.6 GHz, 8 kernen) en 128 GB geheugen en de nodes waren verbonden via InfiniBand FDR. De parallelle uitvoeringswijze was Flat MPI (1 proces 1 thread).
| Modelnaam | MPI-processen (nodes) | Preconditioner | Iteraties | Solvertijd (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） | Diagonale schaling | 92,626 | 96,969.34 |
De tijden zijn de waarden van solve in het uitvoeringslog. Bij gebruik van AMG had Mold_200mil zelfs met 13 nodes onvoldoende geheugen, daarom is de preconditioner gewijzigd naar diagonale schaling; het aantal iteraties was 92,626 en de rekentijd ongeveer 27 uur.
Analysegegevens¶
| Modelnaam | Aantal knopen | Aantal elementen | Gecomprimeerde grootte | Download |
|---|---|---|---|---|
| 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 delen (hieronder) |
De gegevensversie is 1.0.0.
Mold_200mil verkrijgen¶
Mold_200mil overschrijdt de limiet per bestand (5 GB) en is daarom geregistreerd in vijf delen, met een deelgrootte van 2 GiB. Download alle bestanden naar dezelfde map en voeg ze vervolgens samen.
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
De SHA-256 van het samengevoegde bestand is c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.
Referenties¶
Medewerkers¶
- CAD- en invoergegevens gemaakt door: TechnoStar
- Conversie naar FrontISTR en parallelle analyse: Yamaguchi en Inagaki