Elastisen staattisen analyysin todelliset malliesimerkit

Analyysimalli

Taulukossa 9.2.1 luetellaan elastisen staattisen analyysin todellisiin malleihin perustuvat verifiointiesimerkit. Mallien muodot esitetään joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta myös kuvissa 9.2.1–9.2.5. Elementtityyppejä 731 ja 741 käyttävien esimerkkien suorittamiseen tarvitaan erillinen suora ratkaisija.

Taulukko 9.2.1 Elastisen staattisen analyysin todellisten mallien verifiointiesimerkit

Tapauksen nimi	Elementtityyppi	Verifiointimalli	Solmujen määrä	Vapausasteet
EX01A	342	Kiertokanki (100 000 solmua)	94,074	282,222
EX01B	342	Kiertokanki (330 000 solmua)	331,142	993,426
EX02	361	Reiällinen lohko	37,386	112,158
EX03	342	Turbiinin siipi	10,095	30,285
EX04	741	Sylinterikuori	10,100	60,600
EX05A	731	Viinilasi (harva)	7,240	43,440
EX05B	731	Viinilasi (keskitiheä)	48,803	292,818
EX05C	731	Viinilasi (tiheä)	100,602	603,612

Kuva 9.2.1 Kiertokanki (EX01A)

Kuva 9.2.2 Reiällinen lohko (EX02)

Kuva 9.2.3 Turbiinin siipi (EX03, EX06)

Kuva 9.2.4 Sylinterikuori (EX04, EX09)

Kuva 9.2.5 Viinilasi (EX05, EX10A)

Analyysitulokset

Esimerkkianalyysien tulokset

Esimerkkejä analyysituloksista esitetään kuvissa 9.2.6–9.2.9.

Kuva 9.2.6 EX01A-analyysin tulos (Mises-jännitys ja muodonmuutoskuva (10x))

Kuva 9.2.7 EX02-analyysin tulos (Mises-jännitys ja muodonmuutoskuva (100x))

Kuva 9.2.8 EX03-analyysin tulos (muodonmuutoskuva (10x))

Kuva 9.2.9 EX04-analyysin tulos (muodonmuutoskuva (100x))

Esimerkillä EX02 saadut analyysitehon verifiointitulokset

Analyysi suoritettiin yleiskäyttöisellä kaupallisella ohjelmistolla käyttäen EX02-reiällisen lohkon verifiointimallia vastaavaa mallia. Kuvassa 9.2.10 verrataan jännityskomponenttien suurimpia ja pienimpiä arvoja FrontISTR:n tuloksiin. Kuva osoittaa, että jännityskomponentit vastaavat toisiaan erittäin hyvin.

Seuraavaksi tutkittiin aluejaon vaikutusta jännitysjakaumaan. Aluejako tehtiin RCB-menetelmällä jakamalla malli kahteen osaan kussakin X-, Y- ja Z-suunnassa, yhteensä kahdeksaan alueeseen. Kuvassa 9.2.11 esitetään aluejako. Kuvassa 9.2.12 esitetään yhden alueen ja kahdeksaan alueeseen jaetun mallin analyysien jännitysjakaumat.

Kuva 9.2.10 EX02:n jännityskomponenttien vertailu yleiskäyttöiseen ohjelmistoon

Kuva 9.2.11 RCB-menetelmällä kahdeksaan alueeseen jaettu EX02

Kuva 9.2.12 Aluejaon aiheuttama ero Mises-jännitysjakaumassa

Kuvassa 9.2.12 ei näy eroa tulosten välillä; ne vastaavat täysin toisiaan.

Taulukossa 9.2.2 verrataan käytettyjen HEC-MW-ratkaisija-asetusten suoritusaikoja. Kuvassa 9.2.13 esitetään lisäksi konvergenssihistoria ratkaisuun asti.

Taulukko 9.2.2 HEC-MW-ratkaisijoiden suoritusaikojen vertailu

Ratkaisija	Suoritusaika (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Kuva 9.2.13 HEC-MW-ratkaisijoiden konvergenssihistorioiden vertailu (konvergenssikynnys: 1.0x10^-8^)

Laskenta-ajan vertailu verifiointiesimerkillä EX01A

Verifiointiesimerkillä EX01A (kiertokanki) arvioitiin aluejaon tuottamaa laskennan nopeutumista. Laskennassa käytettiin 24 solmun klusteritietokonetta, jossa oli 2,8 GHz:n Xeon-prosessorit. Tulokset esitetään kuvassa 9.2.14. Kuva osoittaa, että laskentanopeus kasvaa alueiden määrän suhteessa.

Lisäksi tutkittiin tietokoneympäristön aiheuttamia eroja laskenta-ajassa. Tulokset esitetään taulukossa 9.2.3.

Kuva 9.2.14 Aluejaon nopeutusvaikutus

Taulukko 9.2.3 Laskenta-aikojen vertailu tietokoneittain (1 CPU)

CPU	Taajuus [GHz]	Käyttöjärjestelmä	CPU-aika [s]	ratkaisijan aika [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