Statična analiza obsežnega modela kalupa¶

Ta primer prikazuje linearno statično analizo, pri kateri je na sklop kalupa apliciran enakomerno porazdeljen tlak. Na voljo so štiri mreže s tetraedrskimi elementi 2. reda, od približno 1 milijona do približno 210 milijonov vozlišč.

Največji model Mold_200mil je bil izveden na 13 računskih vozliščih z 208 procesi, zato ta primer prikazuje, do kakšnega obsega je s FrontISTR mogoče obravnavati modele z geometrijami, ki se uporabljajo v praksi. Vsi štirje modeli imajo enako geometrijo, material in robne pogoje ter se razlikujejo samo po gostoti mreže, zato je mogoče primerjati tudi vpliv velikosti modela na natančnost in računske vire.

Celotna geometrija modela kalupa, spodnji del in prerez

Slika 1. Sklop kalupa: vsi deli, spodnji deli in prerez.

Analizni model¶

Vsi štirje modeli imajo enako geometrijo, material in robne pogoje ter se razlikujejo po gostoti mreže.

Postavka	Opis
Geometrija in povezave	Sklop kalupa. Deli so povezani prek skupnih vozlišč.
Elementi	Tetraedrski elementi 2. reda
Material	Structural Steel, linearno elastičen material. Youngov modul 200 GPa, Poissonovo razmerje 0.3
Obremenitev	Enakomerno porazdeljen tlak 1 MPa na zgornji površini (skupina površin `PRESSURE1`)
Omejitve	Vse tri translacijske komponente so fiksirane na spodnji površini (skupina vozlišč `CONSTRAINT1`)

Položaji obremenitve in omejitev na kalupu ter skupine ploskev elementov na površini izdelka

Slika 2. Tlačna obremenitev, omejitve pomikov in skupine površin izdelka.

Rezultati analize¶

Pomik in napetost glede na velikost mreže¶

Model	Najmanjši pomik Z (mm)	Največja von Misesova napetost, vozliščna vrednost (MPa)	Največja von Misesova napetost, elementna vrednost (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

Z gostejšo mrežo se sprememba najmanjšega pomika Z zmanjšuje; razlika med dvema največjima mrežama je pri natančnosti, prikazani v tabeli, 0.0007 mm. Po drugi strani največja von Misesova napetost še naprej narašča tako pri vozliščnih kot pri elementnih vrednostih. Za presojo, ali napetost konvergira oziroma ali je prisotna singularnost, je treba preveriti položaj največje vrednosti ter okoliško geometrijo in robne pogoje.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

Slika 3. Mreža in vozliščna von Misesova napetost za štiri velikosti modela (MPa).

Na sliki 3 so prikazane na vozlišča ekstrapolirane vrednosti (NodalMISES), legenda pa je na vseh slikah fiksirana na 0–50 MPa. Razlike v mreži je mogoče primerjati po robovih elementov.

Zapis izvedbe velikega modela¶

Izračuni so bili izvedeni julija 2020 s FrontISTR 5.1.0, z metodo CG, pragom konvergence 1.0E-06 in največ 100,000 iteracijami. Izvajalno okolje je bil računalniški grozd; vsako računsko vozlišče je imelo dva procesorja Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 jeder), 128 GB pomnilnika in povezavo InfiniBand FDR. Način paralelnega izvajanja je bil Flat MPI (1 proces, 1 nit).

Model	Število procesov MPI (vozlišč)	Predpogojevanje	Število iteracij	Čas reševalnika (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)	Diagonalno skaliranje	92,626	96,969.34

Časi so vrednosti solve iz dnevnikov izvajanja. Pri uporabi AMG je modelu Mold_200mil zmanjkalo pomnilnika tudi na 13 računskih vozliščih, zato je bilo predpogojevanje spremenjeno v diagonalno skaliranje; število iteracij je bilo 92,626, čas izračuna pa približno 27 ur.

Podatki analize¶

Model	Število vozlišč	Število elementov	Stisnjena velikost	Prenos
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 delov (spodaj)

Različica podatkov je 1.0.0.

Pridobitev modela Mold_200mil¶

Ker Mold_200mil presega omejitev velikosti posamezne datoteke (5 GB), je objavljen v petih delih po 2 GiB. Vse datoteke prenesite v isti imenik in jih nato združite.

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 združene datoteke je c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Reference¶

Sodelujoči¶

Izdelava CAD-a in vhodnih podatkov: TechnoStar
Pretvorba v FrontISTR in paralelna analiza: Yamaguchi in Inagaki