Analizë statike e modelit të kallëpit në shkallë të gjerë¶

Ky është një rast i analizës statike lineare ku mbi një asamble kallëpi aplikohet presion i shpërndarë në mënyrë të njëtrajtshme. Ka katër rrjeta me elemente tetraedrike të rendit të dytë, nga rreth 1 milion deri në rreth 210 milionë nyje.

Modeli më i madh, Mold_200mil, është ekzekutuar në 13 nyje kompjuterike me 208 procese dhe mund të përdoret si rast demonstrues për shkallën deri në të cilën mund të trajtohen modele me forma të përdorura në praktikë. Të katër modelet kanë të njëjtën gjeometri, material dhe kushte kufitare dhe ndryshojnë vetëm në imtësinë e rrjetës, prandaj mund të krahasohet edhe ndikimi i shkallës së modelit në saktësi dhe në burimet llogaritëse.

Forma e përgjithshme, forma e pjesës së poshtme dhe prerja e modelit të kallëpit

Figura 1. Asambleja e kallëpit: të gjitha pjesët, pjesët e poshtme dhe prerja.

Modeli i analizës¶

Të katër modelet kanë të njëjtën gjeometri, material dhe kushte kufitare dhe ndryshojnë në imtësinë e rrjetës.

Zëri	Përmbajtja
Gjeometria dhe lidhjet	Asamble kallëpi. Pjesët lidhen me nyje të përbashkëta.
Elementet	Elemente tetraedrike të rendit të dytë
Materiali	Çelik strukturor, material elastik linear. Moduli i Young-ut 200 GPa, raporti i Poisson-it 0.3
Ngarkesa	Presion i njëtrajtshëm 1 MPa në sipërfaqen e sipërme (grupi i sipërfaqes `PRESSURE1`)
Kufizimet	Fiksohen të tre komponentët e zhvendosjes në sipërfaqen e poshtme (grupi i nyjeve `CONSTRAINT1`)

Pozicionet e ngarkesës dhe kufizimeve të kallëpit dhe grupet e faqeve të elementeve në sipërfaqen e produktit

Figura 2. Ngarkesa me presion, kufizimet e zhvendosjes dhe grupet e sipërfaqes së produktit.

Rezultatet e analizës¶

Zhvendosja dhe sforcimi sipas shkallës së rrjetës¶

Emri i modelit	Vlera minimale e zhvendosjes Z (mm)	Sforcimi maksimal Mises, vlera nyjore (MPa)	Sforcimi maksimal Mises, vlera e elementit (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

Me imtësimin e rrjetës, ndryshimi i vlerës minimale të zhvendosjes Z bëhet më i vogël; për dy shkallët më të mëdha, diferenca në saktësinë e paraqitur në tabelë është 0.0007 mm. Nga ana tjetër, sforcimi maksimal Mises vazhdon të rritet si për vlerat nyjore, ashtu edhe për vlerat e elementeve. Për të përcaktuar nëse sforcimi konvergon ose nëse ekziston një singularitet, duhet të shqyrtohen vendndodhja e vlerës maksimale, gjeometria përreth dhe kushtet kufitare.

Mold_001mil	Mold_011mil

Mold_055mil	Mold_200mil

Figura 3. Rrjeta dhe sforcimi nyjor von Mises për katër shkallët e modelit (MPa).

Figura 3 paraqet vlerat e ekstrapoluara në nyje (NodalMISES), ndërsa legjenda është fiksuar në 0–50 MPa në të gjitha figurat. Dallimet në rrjetë mund të krahasohen nga brinjët e elementeve.

Regjistrimi i ekzekutimit në shkallë të gjerë¶

Llogaritjet u kryen në korrik 2020 me FrontISTR 5.1.0, duke përdorur metodën CG, pragun e konvergjencës 1.0E-06 dhe një maksimum prej 100,000 iteracionesh. Mjedisi i ekzekutimit ishte një klaster PC; çdo nyje kompjuterike kishte dy procesorë Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 bërthama), 128 GB memorie dhe lidhje InfiniBand FDR. Mënyra e paralelizimit ishte Flat MPI (1 proces me 1 fije ekzekutimi).

Emri i modelit	Procese MPI (nyje kompjuterike)	Parakushtëzuesi	Iteracione	Koha e zgjidhësit (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)	Shkallëzim diagonal	92,626	96,969.34

Kohët janë vlerat e solve në regjistrat e ekzekutimit. Kur u përdor AMG, Mold_200mil mbeti pa memorie edhe me 13 nyje kompjuterike, ndaj parakushtëzuesi u ndryshua në shkallëzim diagonal; numri i iteracioneve ishte 92,626 dhe koha e llogaritjes rreth 27 orë.

Të dhënat e analizës¶

Emri i modelit	Numri i nyjeve	Numri i elementeve	Madhësia e kompresuar	Shkarkimi
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 pjesë (më poshtë)

Versioni i të dhënave është 1.0.0.

Marrja e Mold_200mil¶

Mold_200mil tejkalon kufirin për një skedar (5 GB), prandaj është regjistruar në pesë pjesë nga 2 GiB. Shkarkoni të gjithë skedarët në të njëjtën direktori dhe më pas bashkojini.

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 i skedarit të bashkuar është c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Referencat¶

Kontribuesit¶

Krijimi i CAD-it dhe i të dhënave hyrëse: TechnoStar
Konvertimi në FrontISTR dhe analiza paralele: Yamaguchi dhe Inagaki