Gå till innehållet

Statisk analys av en storskalig formverktygsmodell

Detta är ett exempel på en linjär statisk analys där ett jämnt fördelat tryck appliceras på en sammanställning av ett formverktyg. Det finns fyra nät med tetraederelement av andra ordningen, från cirka 1 miljon noder till cirka 210 miljoner noder.

Den största modellen, Mold_200mil, har körts på 13 noder med 208 processer och kan användas som ett exempel på vilken modellstorlek FrontISTR kan hantera för geometrier som används i praktiken. De fyra modellerna har samma geometri, material och randvillkor och skiljer sig endast i nätets finhet, vilket också gör det möjligt att jämföra hur modellstorleken påverkar noggrannheten och beräkningsresurserna.

Formverktygsmodellens övergripande geometri, nedre geometri och snitt

Figur 1. Formverktygssammanställning: samtliga delar, nedre delar och snitt.

Analysmodell

De fyra modellerna har samma geometri, material och randvillkor och skiljer sig åt i nätets finhet.

Post Innehåll
Geometri och anslutningar Sammanställning av ett formverktyg. Delarna är anslutna via delade noder.
Element Tetraederelement av andra ordningen
Material Structural Steel, linjär elasticitet. Youngs modul 200 GPa, Poissons tal 0.3
Last Jämnt fördelat tryck på 1 MPa på ovansidan (ytgrupp PRESSURE1)
Fasthållning Samtliga tre translationskomponenter på undersidan är fixerade (nodgrupp CONSTRAINT1)

Placering av last och fasthållning på formverktyget samt elementytgrupper på produktytan

Figur 2. Trycklast, förskjutningsfasthållningar och ytgrupper på produkten.

Analysresultat

Förskjutning och spänning beroende på nätstorlek

Modellnamn Minsta Z-förskjutning (mm) Maximal von Mises-spänning, nodvärde (MPa) Maximal von Mises-spänning, elementvärde (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

När nätet förfinas blir förändringen i den minsta Z-förskjutningen mindre; skillnaden mellan de två största modellerna är 0.0007 mm med den precision som visas i tabellen. Däremot fortsätter den maximala von Mises-spänningen att öka för både nod- och elementvärdena. För att avgöra om spänningen konvergerar eller om en singularitet förekommer behöver man undersöka platsen för maxvärdet samt den omgivande geometrin och randvillkoren.

Mold_001mil Mold_011mil
Närbild av von Mises-spänning: Mold_001mil Närbild av von Mises-spänning: Mold_011mil
Mold_055mil Mold_200mil
Närbild av von Mises-spänning: Mold_055mil Närbild av von Mises-spänning: Mold_200mil
Figur 3. Nät och nodbaserad von Mises-spänning för de fyra modellstorlekarna (MPa).

Figur 3 visar till noder extrapolerade värden (NodalMISES), och skalan är fixerad till 0–50 MPa i samtliga figurer. Skillnaderna mellan näten kan jämföras utifrån elementens kanter.

Dokumentation av storskaliga körningar

Beräkningarna utfördes i juli 2020 med FrontISTR 5.1.0, CG-metoden, konvergenströskeln 1.0E-06 och högst 100,000 iterationer. Körmiljön var ett PC-kluster där varje nod hade två Xeon E5-2670-processorer (2.6 GHz, 8 kärnor), 128 GB minne och anslutning via InfiniBand FDR. Parallelliseringsmetoden var Flat MPI (1 process, 1 tråd).

Modellnamn MPI-processer (noder) Förkonditionerare Iterationer Lösartid (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） Diagonal skalning 92,626 96,969.34

Tiderna är värdena för solve i körloggarna. Mold_200mil fick slut på minne även med 13 noder när AMG användes, så förkonditioneraren ändrades till diagonal skalning; antalet iterationer blev då 92,626 och beräkningstiden cirka 27 timmar.

Analysdata

Modellnamn Antal noder Antal element Komprimerad storlek Nedladdning
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 delar (se nedan)

Dataversionen är 1.0.0.

Hämta Mold_200mil

Mold_200mil överskrider gränsen per fil (5 GB) och är därför registrerad i fem delar om 2 GiB. Hämta alla filer till samma katalog och sammanfoga dem sedan.

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 för den sammanfogade filen är c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Referenser

Medverkande

  • Skapande av CAD- och indata: TechnoStar
  • Konvertering till FrontISTR och parallell analys: Yamaguchi och Inagaki