Voorbeelden met werkelijke modellen voor elastische statische analyse

Analysemodel

Tabel 9.2.1 vermeldt verificatievoorbeelden met werkelijke modellen voor elastische statische analyse. De vormen van de modellen worden, op enkele uitzonderingen na, ook getoond in figuren 9.2.1 tot en met 9.2.5. Voor het uitvoeren van de voorbeelden met elementtypen 731 en 741 is een afzonderlijke directe solver vereist.

Tabel 9.2.1 Verificatievoorbeelden met werkelijke modellen voor elastische statische analyse

Casenaam	Elementtype	Verificatiemodel	Aantal knopen	Vrijheidsgraden
EX01A	342	Drijfstang (100.000 knopen)	94,074	282,222
EX01B	342	Drijfstang (330.000 knopen)	331,142	993,426
EX02	361	Blok met een gat	37,386	112,158
EX03	342	Turbineblad	10,095	30,285
EX04	741	Cilindrische schaal	10,100	60,600
EX05A	731	Wijnglas (grof)	7,240	43,440
EX05B	731	Wijnglas (middel)	48,803	292,818
EX05C	731	Wijnglas (fijn)	100,602	603,612

Figuur 9.2.1 Drijfstang (EX01A)

Figuur 9.2.2 Blok met een gat (EX02)

Figuur 9.2.3 Turbineblad (EX03, EX06)

Figuur 9.2.4 Cilindrische schaal (EX04, EX09)

Figuur 9.2.5 Wijnglas (EX05, EX10A)

Analyseresultaten

Voorbeelden van analyseresultaten

Voorbeelden van analyseresultaten worden getoond in figuren 9.2.6 tot en met 9.2.9.

Figuur 9.2.6 Analyseresultaat EX01A (von Mises-spanning en vervormingsdiagram (10x))

Figuur 9.2.7 Analyseresultaat EX02 (von Mises-spanning en vervormingsdiagram (100x))

Figuur 9.2.8 Analyseresultaat EX03 (vervormingsdiagram (10x))

Figuur 9.2.9 Analyseresultaat EX04 (vervormingsdiagram (100x))

Verificatieresultaten van de analyseprestaties met voorbeeld EX02

Met commerciële software voor algemeen gebruik werd een analyse uitgevoerd met een model dat gelijkwaardig is aan het EX02-verificatiemodel van een blok met een gat. Figuur 9.2.10 toont een vergelijking van de maximum- en minimumwaarden van de spanningscomponenten met die van FrontISTR. De figuur laat zien dat de spanningscomponenten zeer goed overeenkomen.

Vervolgens werd de invloed van domeindecompositie op de spanningsverdeling onderzocht. De domeindecompositie werd uitgevoerd met de RCB-methode, waarbij het model in de X-, Y- en Z-richting telkens in tweeën werd verdeeld, voor in totaal acht domeinen. Figuur 9.2.11 toont de decompositie. Figuur 9.2.12 toont de spanningsverdelingen van analyses met één domein en met acht gepartitioneerde domeinen.

Figuur 9.2.10 Vergelijking van spanningscomponenten in EX02 met software voor algemeen gebruik

Figuur 9.2.11 EX02 met de RCB-methode in acht domeinen gepartitioneerd

Figuur 9.2.12 Verschil in von Mises-spanningsverdeling door domeindecompositie

Figuur 9.2.12 toont geen verschil tussen de twee resultaten; ze komen volledig overeen.

Tabel 9.2.2 vergelijkt de uitvoeringstijden voor de gebruikte HEC-MW-solverinstellingen. Figuur 9.2.13 toont tevens de convergentiehistorie tot aan de oplossing.

Tabel 9.2.2 Vergelijking van uitvoeringstijden met HEC-MW-solvers

Solver	Uitvoeringstijd (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Figuur 9.2.13 Vergelijking van convergentiehistories met HEC-MW-solvers (convergentiedrempel: 1.0x10^-8^)

Vergelijking van rekentijd met verificatievoorbeeld EX01A

Met verificatievoorbeeld EX01A (drijfstang) werd de versnelling van de berekening door domeindecompositie geëvalueerd. Voor de berekening werd een clustercomputer met 24 knopen en Xeon 2.8 GHz-processors gebruikt. De resultaten worden getoond in figuur 9.2.14. De figuur laat zien dat de rekensnelheid evenredig met het aantal domeinen toeneemt.

Ook verschillen in rekentijd als gevolg van de computeromgeving werden onderzocht. De resultaten worden getoond in tabel 9.2.3.

Figuur 9.2.14 Versnellingseffect van domeindecompositie

Tabel 9.2.3 Vergelijking van rekentijden per computer (1 CPU)

CPU	Frequentie [GHz]	OS	CPU-tijd [sec]	solvertijd [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