Перейти до змісту

Статичний аналіз великомасштабної моделі прес-форми

Це приклад лінійного статичного аналізу, у якому до прес-форми в зборі прикладено рівномірно розподілений тиск. Передбачено чотири сітки з тетраедральними елементами другого порядку — від приблизно 1 мільйона до приблизно 210 мільйонів вузлів.

Найбільшу модель Mold_200mil запускали на 13 обчислювальних вузлах із 208 процесами, тому цей приклад показує, моделі якого масштабу з геометрією, що використовується на практиці, можна опрацьовувати. Усі чотири варіанти мають однакові геометрію, матеріал і граничні умови та відрізняються лише ступенем згущення сітки, тож можна також порівняти вплив масштабу на точність і обчислювальні ресурси.

Загальна геометрія моделі прес-форми, нижня частина та переріз

Рисунок 1. Прес-форма в зборі: усі частини, нижні частини та переріз.

Модель аналізу

Усі чотири моделі мають однакові геометрію, матеріал і граничні умови та відрізняються ступенем згущення сітки.

Пункт Опис
Геометрія та з’єднання Прес-форма в зборі. Деталі з’єднані спільними вузлами
Елементи Тетраедральні елементи другого порядку
Матеріал Конструкційна сталь, лінійно-пружний матеріал. Модуль Юнга 200 GPa, коефіцієнт Пуассона 0.3
Навантаження Рівномірно розподілений тиск 1 MPa на верхню поверхню (група поверхонь PRESSURE1)
Закріплення Зафіксовано всі три компоненти поступального переміщення на нижній поверхні (група вузлів CONSTRAINT1)

Розташування навантаження й закріплень прес-форми та групи граней елементів на поверхні виробу

Рисунок 2. Навантаження тиском, обмеження переміщень і групи поверхонь виробу.

Результати аналізу

Переміщення та напруження залежно від масштабу сітки

Назва моделі Мінімальне переміщення Z (mm) Максимальне напруження Мізеса, вузлове значення (MPa) Максимальне напруження Мізеса, значення в елементі (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

У міру згущення сітки зміна мінімального переміщення Z зменшується; для двох найбільших сіток різниця за наведеними в таблиці значеннями становить 0.0007 mm. Водночас максимальне напруження Мізеса продовжує зростати як для вузлових, так і для елементних значень. Щоб визначити збіжність напружень або наявність сингулярності, потрібно дослідити місце розташування максимального значення, а також навколишню геометрію та граничні умови.

Mold_001mil Mold_011mil
Збільшений вигляд напруження Мізеса: Mold_001mil Збільшений вигляд напруження Мізеса: Mold_011mil
Mold_055mil Mold_200mil
Збільшений вигляд напруження Мізеса: Mold_055mil Збільшений вигляд напруження Мізеса: Mold_200mil
Рисунок 3. Сітка та вузлове напруження Мізеса для чотирьох розмірів моделі (MPa).

На рисунку 3 показано екстрапольовані до вузлів значення (NodalMISES), а діапазон легенди на всіх рисунках зафіксовано на 0〜50 MPa. Відмінності сітки можна порівняти за ребрами елементів.

Запис великомасштабного запуску

Розрахунки виконано в липні 2020 року за допомогою FrontISTR 5.1.0 із методом CG, порогом збіжності 1.0E-06 і максимальною кількістю ітерацій 100,000. Середовищем виконання був ПК-кластер; кожен обчислювальний вузол мав два процесори Xeon E5-2670 (2.6 GHz, 8 ядер), 128 GB пам’яті та з’єднання InfiniBand FDR. Паралельний режим — Flat MPI (1 процес — 1 потік).

Назва моделі Кількість процесів MPI (обчислювальних вузлів) Передобумовлення Кількість ітерацій Час розв’язувача (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） Діагональне масштабування 92,626 96,969.34

Час відповідає значенню solve в журналі виконання. Для Mold_200mil під час використання AMG пам’яті не вистачало навіть на 13 обчислювальних вузлах, тому передобумовлення було змінено на діагональне масштабування; кількість ітерацій становила 92,626, а час обчислення — приблизно 27 годин.

Дані аналізу

Назва моделі Кількість вузлів Кількість елементів Розмір у стисненому вигляді Завантаження
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 частин (нижче)

Версія даних — 1.0.0.

Отримання Mold_200mil

Mold_200mil перевищує обмеження на розмір одного файлу (5 GB), тому його зареєстровано у вигляді 5 частин по 2 GiB. Завантажте всі файли до одного каталогу, після чого об’єднайте їх.

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 об’єднаного файлу — c67d5b8990302c84103de7e8a2848449f0035f7813cd122fb443e206f38b8606.

Література

Учасники

  • Створення CAD та вхідних даних: TechnoStar
  • Перетворення для FrontISTR і паралельний аналіз: Ямаґучі, Інаґакі