Exemplos de modelos reais para análise estática elástica¶

Modelo de análise¶

A Tabela 9.2.1 apresenta exemplos de verificação com modelos reais para análise estática elástica. As formas dos modelos, com algumas exceções, também são mostradas nas Figuras 9.2.1 a 9.2.5. É necessário um solver direto separado para executar os exemplos que usam os tipos de elemento 731 e 741.

Tabela 9.2.1 Exemplos de verificação com modelos reais para análise estática elástica

Figura 9.2.1 Biela (EX01A)

Figura 9.2.2 Bloco com furo (EX02)

Figura 9.2.3 Pá de turbina (EX03, EX06)

Figura 9.2.4 Casca cilíndrica (EX04, EX09)

Figura 9.2.5 Taça de vinho (EX05, EX10A)

Resultados da análise¶

Exemplos de resultados da análise¶

Exemplos de resultados da análise são mostrados nas Figuras 9.2.6 a 9.2.9.

Figura 9.2.6 Resultado da análise EX01A (tensão de Mises e gráfico de deformação (10x))

Figura 9.2.7 Resultado da análise EX02 (tensão de Mises e gráfico de deformação (100x))

Figura 9.2.8 Resultado da análise EX03 (gráfico de deformação (10x))

Figura 9.2.9 Resultado da análise EX04 (gráfico de deformação (100x))

Resultados da verificação do desempenho da análise usando o exemplo EX02¶

Foi realizada uma análise com software comercial de uso geral utilizando um modelo equivalente ao modelo de verificação EX02 de bloco com furo. A Figura 9.2.10 mostra uma comparação dos valores máximo e mínimo dos componentes de tensão com os obtidos pelo FrontISTR. A figura mostra que os componentes de tensão apresentam concordância muito próxima.

Em seguida, investigou-se o efeito da decomposição de domínio sobre a distribuição de tensões. O particionamento foi realizado pelo método RCB, dividindo o modelo em duas partes em cada uma das direções X, Y e Z, totalizando oito domínios. A Figura 9.2.11 mostra o particionamento. A Figura 9.2.12 mostra as distribuições de tensão das análises com um único domínio e com oito domínios particionados.

Figura 9.2.10 Comparação dos componentes de tensão de EX02 com software de uso geral

Figura 9.2.11 EX02 particionado em oito domínios pelo método RCB

Figura 9.2.12 Diferença na distribuição da tensão de Mises devido à decomposição de domínio

A Figura 9.2.12 não mostra diferença entre os dois resultados; eles coincidem completamente.

A Tabela 9.2.2 compara os tempos de execução para as configurações de solver HEC-MW utilizadas. A Figura 9.2.13 também mostra o histórico de convergência até a solução.

Tabela 9.2.2 Comparação dos tempos de execução usando solvers HEC-MW

Figura 9.2.13 Comparação dos históricos de convergência usando solvers HEC-MW (limiar de convergência: \(1.0 \times 10^{-8}\))

Comparação do tempo de cálculo usando o exemplo de verificação EX01A¶

Usando o exemplo de verificação EX01A (biela), foi avaliado o ganho de velocidade de cálculo decorrente da decomposição de domínio. Para o cálculo, foi utilizado um computador em cluster de 24 nós com processadores Xeon de 2.8 GHz. Os resultados são mostrados na Figura 9.2.14. A figura mostra que a velocidade de cálculo aumenta proporcionalmente ao número de domínios.

Também foram investigadas as diferenças no tempo de cálculo decorrentes do ambiente computacional. Os resultados são mostrados na Tabela 9.2.3.

Figura 9.2.14 Efeito de aceleração da decomposição de domínio

Tabela 9.2.3 Comparação dos tempos de cálculo por computador (1 CPU)