Примеры реальных моделей для упругого статического анализа¶

Расчётные модели¶

В таблице 9.2.1 приведены примеры верификации на реальных моделях для упругого статического анализа. Формы моделей, за некоторыми исключениями, также показаны на рис. 9.2.1–9.2.5. Для выполнения примеров с типами элементов 731 и 741 требуется отдельный прямой решатель.

Таблица 9.2.1 Примеры верификации на реальных моделях для упругого статического анализа

Рис. 9.2.1 Шатун (EX01A)

Рис. 9.2.2 Блок с отверстием (EX02)

Рис. 9.2.3 Лопатка турбины (EX03, EX06)

Рис. 9.2.4 Цилиндрическая оболочка (EX04, EX09)

Рис. 9.2.5 Бокал (EX05, EX10A)

Результаты анализа¶

Примеры результатов анализа¶

Примеры результатов анализа показаны на рис. 9.2.6–9.2.9.

Рис. 9.2.6 Результат анализа EX01A (напряжения по Мизесу и деформированная форма (10×))

Рис. 9.2.7 Результат анализа EX02 (напряжения по Мизесу и деформированная форма (100×))

Рис. 9.2.8 Результат анализа EX03 (деформированная форма (10×))

Рис. 9.2.9 Результат анализа EX04 (деформированная форма (100×))

Результаты проверки характеристик анализа на примере EX02¶

С помощью универсального коммерческого программного обеспечения был выполнен анализ модели, эквивалентной верификационной модели EX02 «блок с отверстием». На рис. 9.2.10 показано сравнение максимальных и минимальных значений компонент напряжений с результатами FrontISTR. Из рисунка видно, что компоненты напряжений совпадают с очень высокой точностью.

Затем было исследовано влияние разбиения сетки на распределение напряжений. Разбиение сетки выполнено методом RCB: модель разделена надвое по каждому из направлений X, Y и Z, всего на восемь областей. Результат разбиения показан на рис. 9.2.11. На рис. 9.2.12 показаны распределения напряжений для анализа в одной области и при разбиении сетки на восемь областей.

Рис. 9.2.10 Сравнение компонент напряжений EX02 с универсальным программным обеспечением

Рис. 9.2.11 Результат разбиения сетки EX02 методом RCB на восемь областей

Рис. 9.2.12 Различие распределения напряжений по Мизесу вследствие разбиения сетки

На рис. 9.2.12 различий между двумя результатами не наблюдается; они полностью совпадают.

В таблице 9.2.2 сравнивается время выполнения для использованных настроек решателя HEC-MW. На рис. 9.2.13 также показана история сходимости до получения решения.

Таблица 9.2.2 Сравнение времени выполнения при использовании решателей HEC-MW

Рис. 9.2.13 Сравнение историй сходимости для решателей HEC-MW (порог сходимости: \(1.0 \times 10^{-8}\))

Сравнение времени расчёта на верификационном примере EX01A¶

На верификационном примере EX01A (шатун) оценено ускорение расчёта за счёт декомпозиции области. Для расчёта использовался 24-узловой кластер с процессорами Xeon с тактовой частотой 2.8 GHz. Результаты показаны на рис. 9.2.14. Из рисунка видно, что скорость расчёта возрастает пропорционально числу областей.

Также были исследованы различия времени расчёта в зависимости от вычислительной среды. Результаты приведены в таблице 9.2.3.

Рис. 9.2.14 Эффект ускорения за счёт декомпозиции области

Таблица 9.2.3 Сравнение времени расчёта по компьютерам (1 CPU)