탄성 정적 해석용 실제 모델 예제¶

해석 모델¶

탄성 정적 해석을 대상으로 한 실제 모델 검증 예제의 목록을 표 9.2.1에 나타낸다. 또한 모델의 형상(일부 제외)을 그림 9.2.1~그림 9.2.5에 나타낸다. 요소 유형 731 및 741의 예제를 실행하려면 별도의 직접법 솔버가 필요하다.

표 9.2.1　탄성 정적 해석용 실제 모델 검증 예제

케이스명	요소 유형	검증 모델	절점 수	자유도 수
EX01A	342	커넥팅 로드(10만 절점)	94,074	282,222
EX01B	342	커넥팅 로드(33만 절점)	331,142	993,426
EX02	361	구멍이 있는 블록	37,386	112,158
EX03	342	터빈 블레이드	10,095	30,285
EX04	741	원통 셸	10,100	60,600
EX05A	731	와인잔(coarce)	7,240	43,440
EX05B	731	와인잔(midium)	48,803	292,818
EX05C	731	와인잔(fine)	100,602	603,612

커넥팅 로드(EX01A)

그림 9.2.1　커넥팅 로드(EX01A)

구멍이 있는 블록(EX02)

그림 9.2.2　구멍이 있는 블록(EX02)

터빈 블레이드(EX03, EX06)

그림 9.2.3　터빈 블레이드(EX03, EX06)

원통 셸(EX04, EX09)

그림 9.2.4　원통 셸(EX04, EX09)

와인잔(EX05, EX10A)

그림 9.2.5　와인잔(EX05, EX10A)

해석 결과¶

해석 결과 예¶

해석 결과의 예를 그림 9.2.6~그림 9.2.9에 나타낸다.

EX01A 해석 결과(Mises 응력과 변형도(10배))

그림 9.2.6　 EX01A 해석 결과(Mises 응력과 변형도(10배))

EX02 해석 결과(Mises 응력과 변형도(100배))

그림 9.2.7　 EX02 해석 결과(Mises 응력과 변형도(100배))

EX03 해석 결과(변형도(10배))

그림 9.2.8　 EX03 해석 결과(변형도(10배))

EX04 해석 결과(변형도(100배))

그림 9.2.9　 EX04 해석 결과(변형도(100배))

검증 예제 EX02에 의한 해석 성능 검증 결과¶

검증 예제 EX02 구멍이 있는 블록 모델과 동등한 모델을 사용하여 범용 상용 소프트웨어로 해석을 수행했다. FrontISTR와 응력 성분의 최대값 및 최소값을 비교한 결과를 그림 9.2.10에 나타낸다. 이 그림에서 응력 성분이 매우 잘 일치함을 알 수 있다.

다음으로 응력 분포에 대한 영역 분할의 영향을 조사한 결과를 나타낸다. 영역 분할은 RCB법으로 수행하여 X, Y, Z 각 축 방향으로 2분할하고 전체를 8개 영역으로 분할했다. 그림 9.2.11에 분할 상태를 나타낸다. 그림 9.2.12에는 단일 영역과 8개 영역 분할에 의한 해석 결과의 응력 분포를 나타낸다.

EX02에서 범용 소프트웨어와의 응력 성분 비교

그림 9.2.10　 EX02에서 범용 소프트웨어와의 응력 성분 비교

RCB법에 의한 EX02의 8개 영역 분할 결과

그림 9.2.11　 RCB법에 의한 EX02의 8개 영역 분할 결과

영역 분할에 따른 Mises 응력 분포의 차이

그림 9.2.12　영역 분할에 따른 Mises 응력 분포의 차이

그림 9.2.12에서 양자의 차이는 보이지 않으며 완전히 일치함을 알 수 있다.

다음으로 사용한 HEC-MW 솔버 설정에 따른 실행 시간을 비교한 결과를 표 9.2.2에 나타낸다. 또한 그림 9.2.13에 해를 구할 때까지의 수렴 이력을 나타낸다.

표 9.2.2　HEC-MW 솔버에 의한 실행 시간 비교

솔버	실행 시간(s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

HEC-MW 솔버에 의한 수렴 이력 비교(수렴 판정 임계값: 1.0x10^-8^)

그림 9.2.13　HEC-MW 솔버에 의한 수렴 이력 비교(수렴 판정 임계값: 1.0x10^-8^)

검증 예제 EX01A에 의한 계산 시간 비교¶

검증 예제 EX01A(커넥팅 로드)를 사용하여 영역 분할에 따른 계산 속도의 가속률을 검증했다. 계산에는 Xeon 2.8GHz 24노드 클러스터 계산기를 사용했다. 결과를 그림 9.2.14에 나타낸다. 이 그림에서 계산 속도는 영역 수에 비례하여 빨라짐을 알 수 있다.

또한 계산 시간의 계산기 환경에 따른 차이도 조사했다. 결과를 표 9.2.3에 나타낸다.

영역 분할에 의한 가속 효과

그림 9.2.14　영역 분할에 의한 가속 효과

표 9.2.3　계산 시간의 계산기별 비교(1CPU)

CPU	Frequancy [GHz]	OS	CPU Time [sec]	solver time [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