Μετάβαση στο περιεχόμενο

Παραδείγματα πραγματικών μοντέλων για ελαστική στατική ανάλυση

Μοντέλο ανάλυσης

Στον Πίνακα 9.2.1 παρατίθενται παραδείγματα επαλήθευσης με πραγματικά μοντέλα για ελαστική στατική ανάλυση. Οι γεωμετρίες των μοντέλων, με ορισμένες εξαιρέσεις, παρουσιάζονται επίσης στα Σχήματα 9.2.1 έως 9.2.5. Για την εκτέλεση των παραδειγμάτων με τύπους στοιχείων 731 και 741 απαιτείται ξεχωριστός άμεσος επιλυτής.

Πίνακας 9.2.1 Παραδείγματα επαλήθευσης με πραγματικά μοντέλα για ελαστική στατική ανάλυση
Όνομα περίπτωσης Τύπος στοιχείου Μοντέλο επαλήθευσης Αριθμός κόμβων Βαθμοί ελευθερίας
EX01A 342 Διωστήρας (100,000 κόμβοι) 94,074 282,222
EX01B 342 Διωστήρας (330,000 κόμβοι) 331,142 993,426
EX02 361 Μπλοκ με οπή 37,386 112,158
EX03 342 Πτερύγιο στροβίλου 10,095 30,285
EX04 741 Κυλινδρικό κέλυφος 10,100 60,600
EX05A 731 Ποτήρι κρασιού (αραιό πλέγμα) 7,240 43,440
EX05B 731 Ποτήρι κρασιού (μεσαίο πλέγμα) 48,803 292,818
EX05C 731 Ποτήρι κρασιού (πυκνό πλέγμα) 100,602 603,612

Διωστήρας (EX01A)

Σχήμα 9.2.1 Διωστήρας (EX01A)

Μπλοκ με οπή (EX02)

Σχήμα 9.2.2 Μπλοκ με οπή (EX02)

Πτερύγιο στροβίλου (EX03, EX06)

Σχήμα 9.2.3 Πτερύγιο στροβίλου (EX03, EX06)

Κυλινδρικό κέλυφος (EX04, EX09)

Σχήμα 9.2.4 Κυλινδρικό κέλυφος (EX04, EX09)

Ποτήρι κρασιού (EX05, EX10A)

Σχήμα 9.2.5 Ποτήρι κρασιού (EX05, EX10A)

Αποτελέσματα ανάλυσης

Παραδείγματα αποτελεσμάτων ανάλυσης

Παραδείγματα αποτελεσμάτων ανάλυσης παρουσιάζονται στα Σχήματα 9.2.6 έως 9.2.9.

Αποτέλεσμα ανάλυσης EX01A (τάση von Mises και διάγραμμα παραμόρφωσης (10x))

Σχήμα 9.2.6 Αποτέλεσμα ανάλυσης EX01A (τάση von Mises και διάγραμμα παραμόρφωσης (10x))

Αποτέλεσμα ανάλυσης EX02 (τάση von Mises και διάγραμμα παραμόρφωσης (100x))

Σχήμα 9.2.7 Αποτέλεσμα ανάλυσης EX02 (τάση von Mises και διάγραμμα παραμόρφωσης (100x))

Αποτέλεσμα ανάλυσης EX03 (διάγραμμα παραμόρφωσης (10x))

Σχήμα 9.2.8 Αποτέλεσμα ανάλυσης EX03 (διάγραμμα παραμόρφωσης (10x))

Αποτέλεσμα ανάλυσης EX04 (διάγραμμα παραμόρφωσης (100x))

Σχήμα 9.2.9 Αποτέλεσμα ανάλυσης EX04 (διάγραμμα παραμόρφωσης (100x))

Αποτελέσματα επαλήθευσης της απόδοσης ανάλυσης με το παράδειγμα EX02

Πραγματοποιήθηκε ανάλυση με γενικού σκοπού εμπορικό λογισμικό χρησιμοποιώντας μοντέλο ισοδύναμο με το μοντέλο επαλήθευσης EX02, δηλαδή το μπλοκ με οπή. Στο Σχήμα 9.2.10 παρουσιάζεται σύγκριση των μέγιστων και ελάχιστων τιμών των συνιστωσών τάσης με τις αντίστοιχες τιμές του FrontISTR. Από το σχήμα προκύπτει ότι οι συνιστώσες τάσης συμφωνούν σε πολύ μεγάλο βαθμό.

Στη συνέχεια εξετάστηκε η επίδραση της διαμέρισης περιοχής στην κατανομή τάσεων. Η διαμέριση περιοχής πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο RCB, διαιρώντας το μοντέλο στα δύο σε καθεμία από τις διευθύνσεις X, Y και Z, δηλαδή σε συνολικά οκτώ περιοχές. Η διαμέριση παρουσιάζεται στο Σχήμα 9.2.11. Στο Σχήμα 9.2.12 παρουσιάζονται οι κατανομές τάσεων από ανάλυση με μία περιοχή και από ανάλυση με διαμέριση σε οκτώ περιοχές.

Σύγκριση συνιστωσών τάσης του EX02 με γενικού σκοπού λογισμικό

Σχήμα 9.2.10 Σύγκριση συνιστωσών τάσης του EX02 με γενικού σκοπού λογισμικό

Διαμέριση του EX02 σε οκτώ περιοχές με τη μέθοδο RCB

Σχήμα 9.2.11 Διαμέριση του EX02 σε οκτώ περιοχές με τη μέθοδο RCB

Διαφορά στην κατανομή τάσης von Mises λόγω διαμέρισης περιοχής

Σχήμα 9.2.12 Διαφορά στην κατανομή τάσης von Mises λόγω διαμέρισης περιοχής

Στο Σχήμα 9.2.12 δεν παρατηρείται διαφορά μεταξύ των δύο αποτελεσμάτων· τα αποτελέσματα συμφωνούν πλήρως.

Στον Πίνακα 9.2.2 συγκρίνονται οι χρόνοι εκτέλεσης για τις ρυθμίσεις επιλυτή HEC-MW που χρησιμοποιήθηκαν. Στο Σχήμα 9.2.13 παρουσιάζεται επίσης το ιστορικό σύγκλισης μέχρι την επίτευξη της λύσης.

Πίνακας 9.2.2 Σύγκριση χρόνων εκτέλεσης με επιλυτές HEC-MW
Επιλυτής Χρόνος εκτέλεσης (s)
CGI 38.79
CGscale 52.75
BCGS 60.79
CG8 6.65

Σύγκριση ιστορικών σύγκλισης με επιλυτές HEC-MW (όριο σύγκλισης: 1.0x10^-8^)

Σχήμα 9.2.13 Σύγκριση ιστορικών σύγκλισης με επιλυτές HEC-MW (όριο σύγκλισης: 1.0x10^-8^)

Σύγκριση χρόνου υπολογισμού με το παράδειγμα επαλήθευσης EX01A

Με το παράδειγμα επαλήθευσης EX01A (διωστήρας) αξιολογήθηκε η επιτάχυνση του υπολογισμού λόγω διαμέρισης περιοχής. Για τον υπολογισμό χρησιμοποιήθηκε συστοιχία 24 κόμβων με επεξεργαστές Xeon 2.8 GHz. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 9.2.14. Από το σχήμα προκύπτει ότι η ταχύτητα υπολογισμού αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των περιοχών.

Εξετάστηκαν επίσης οι διαφορές στον χρόνο υπολογισμού ανάλογα με το υπολογιστικό περιβάλλον. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 9.2.3.

Επίδραση επιτάχυνσης λόγω διαμέρισης περιοχής

Σχήμα 9.2.14 Επίδραση επιτάχυνσης λόγω διαμέρισης περιοχής
Πίνακας 9.2.3 Σύγκριση χρόνων υπολογισμού ανά υπολογιστή (1 CPU)
CPU Συχνότητα [GHz] OS Χρόνος CPU [sec] Χρόνος επιλυτή [sec]
Xeon 2.8 Linux 850 817
Pentium III 0.866 Win2000 2008 1980
Pentium M 0.760 WinXP 1096 1070
Pentium 4 2.0 WinXP 802 785
Pentium 4 2.8 WinXP 738 718
Celeron 0.700 Win2000 2252 2215
Pentium 4 2.4 WinXP 830 804
AI-assisted translation May contain errors Official docs Status