Ejemplos de modelos reales para análisis estático elástico

Modelo de análisis

La Tabla 9.2.1 enumera ejemplos de verificación con modelos reales para análisis estático elástico. Las formas de los modelos, salvo algunas excepciones, también se muestran en las Figuras 9.2.1 a 9.2.5. Para ejecutar los ejemplos que utilizan los tipos de elemento 731 y 741 se requiere un solver directo independiente.

Tabla 9.2.1 Ejemplos de verificación con modelos reales para análisis estático elástico

Nombre del caso	Tipo de elemento	Modelo de verificación	Número de nodos	Grados de libertad
EX01A	342	Biela (100.000 nodos)	94,074	282,222
EX01B	342	Biela (330.000 nodos)	331,142	993,426
EX02	361	Bloque con un orificio	37,386	112,158
EX03	342	Álabe de turbina	10,095	30,285
EX04	741	Cáscara cilíndrica	10,100	60,600
EX05A	731	Copa de vino (gruesa)	7,240	43,440
EX05B	731	Copa de vino (media)	48,803	292,818
EX05C	731	Copa de vino (fina)	100,602	603,612

Figura 9.2.1 Biela (EX01A)

Figura 9.2.2 Bloque con un orificio (EX02)

Figura 9.2.3 Álabe de turbina (EX03, EX06)

Figura 9.2.4 Cáscara cilíndrica (EX04, EX09)

Figura 9.2.5 Copa de vino (EX05, EX10A)

Resultados del análisis

Ejemplos de resultados del análisis

En las Figuras 9.2.6 a 9.2.9 se muestran ejemplos de resultados del análisis.

Figura 9.2.6 EX01A resultado del análisis (tensión de Mises y representación de la deformación (10x))

Figura 9.2.7 EX02 resultado del análisis (tensión de Mises y representación de la deformación (100x))

Figura 9.2.8 EX03 resultado del análisis (representación de la deformación (10x))

Figura 9.2.9 EX04 resultado del análisis (representación de la deformación (100x))

Resultados de verificación del rendimiento del análisis con el ejemplo EX02

Se realizó un análisis con software comercial de propósito general utilizando un modelo equivalente al modelo de verificación EX02 de bloque con orificio. La Figura 9.2.10 muestra una comparación de los valores máximos y mínimos de los componentes de tensión con los obtenidos mediante FrontISTR. La figura muestra que los componentes de tensión presentan una concordancia muy estrecha.

A continuación, se investigó el efecto del particionado de dominios sobre la distribución de tensiones. El particionado se realizó mediante el método RCB, dividiendo el modelo en dos en cada una de las direcciones X, Y y Z, para un total de ocho dominios. La Figura 9.2.11 muestra el particionado. La Figura 9.2.12 muestra las distribuciones de tensión de los análisis con un único dominio y con ocho dominios particionados.

Figura 9.2.10 Comparación de los componentes de tensión de EX02 con software de propósito general

Figura 9.2.11 EX02 particionado en ocho dominios mediante el método RCB

Figura 9.2.12 Diferencia en la distribución de la tensión de Mises debida al particionado de dominios

La Figura 9.2.12 no muestra diferencias entre los dos resultados; coinciden por completo.

La Tabla 9.2.2 compara los tiempos de ejecución de las configuraciones del solver HEC-MW utilizadas. La Figura 9.2.13 también muestra el historial de convergencia hasta alcanzar la solución.

Tabla 9.2.2 Comparación de los tiempos de ejecución con solvers HEC-MW

Solver	Tiempo de ejecución (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Figura 9.2.13 Comparación de los historiales de convergencia con solvers HEC-MW (umbral de convergencia: 1.0x10^-8^)

Comparación del tiempo de cálculo mediante el ejemplo de verificación EX01A

Utilizando el ejemplo de verificación EX01A (biela), se evaluó la aceleración del cálculo debida al particionado de dominios. Para el cálculo se utilizó un clúster de 24 nodos con procesadores Xeon a 2,8 GHz. Los resultados se muestran en la Figura 9.2.14. La figura muestra que la velocidad de cálculo aumenta en proporción al número de dominios.

También se investigaron las diferencias en el tiempo de cálculo debidas al entorno informático. Los resultados se muestran en la Tabla 9.2.3.

Figura 9.2.14 Efecto de aceleración del particionado de dominios

Tabla 9.2.3 Comparación de los tiempos de cálculo por equipo (1 CPU)

CPU	Frecuencia [GHz]	SO	Tiempo de CPU [s]	tiempo del solver [s]
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