Przykłady rzeczywistych modeli do sprężystej analizy statycznej

Model analizy

W tabeli 9.2.1 zestawiono przykłady weryfikacyjne rzeczywistych modeli dla sprężystej analizy statycznej. Kształty modeli, z pewnymi wyjątkami, pokazano również na rysunkach 9.2.1–9.2.5. Do uruchomienia przykładów z typami elementów 731 i 741 wymagany jest osobny solver bezpośredni.

Tabela 9.2.1　Przykłady weryfikacyjne rzeczywistych modeli do sprężystej analizy statycznej

Nazwa przypadku	Typ elementu	Model weryfikacyjny	Liczba węzłów	Liczba stopni swobody
EX01A	342	Korbowód (100 000 węzłów)	94,074	282,222
EX01B	342	Korbowód (330 000 węzłów)	331,142	993,426
EX02	361	Blok z otworem	37,386	112,158
EX03	342	Łopatka turbiny	10,095	30,285
EX04	741	Powłoka cylindryczna	10,100	60,600
EX05A	731	Kieliszek do wina (coarse)	7,240	43,440
EX05B	731	Kieliszek do wina (medium)	48,803	292,818
EX05C	731	Kieliszek do wina (fine)	100,602	603,612

Rysunek 9.2.1　Korbowód (EX01A)

Rysunek 9.2.2　Blok z otworem (EX02)

Rysunek 9.2.3　Łopatka turbiny (EX03, EX06)

Rysunek 9.2.4　Powłoka cylindryczna (EX04, EX09)

Rysunek 9.2.5　Kieliszek do wina (EX05, EX10A)

Wyniki analizy

Przykładowe wyniki analizy

Przykładowe wyniki analizy pokazano na rysunkach 9.2.6–9.2.9.

Rysunek 9.2.6　 Wynik analizy EX01A (naprężenie Misesa i wykres deformacji (10×))

Rysunek 9.2.7　 Wynik analizy EX02 (naprężenie Misesa i wykres deformacji (100×))

Rysunek 9.2.8　 Wynik analizy EX03 (wykres deformacji (10×))

Rysunek 9.2.9　 Wynik analizy EX04 (wykres deformacji (100×))

Wyniki weryfikacji wydajności analizy na przykładzie EX02

Przeprowadzono analizę za pomocą ogólnego komercyjnego oprogramowania, używając modelu równoważnego modelowi weryfikacyjnemu EX02 — blokowi z otworem. Na rysunku 9.2.10 przedstawiono porównanie maksymalnych i minimalnych wartości składowych naprężenia z wynikami FrontISTR. Z rysunku wynika, że składowe naprężenia są bardzo dobrze zgodne.

Następnie zbadano wpływ podziału domeny na rozkład naprężeń. Podział domeny wykonano metodą RCB, dzieląc model na dwie części w każdym z kierunków osi X, Y i Z, co dało łącznie osiem domen. Rysunek 9.2.11 przedstawia stan podziału. Rysunek 9.2.12 przedstawia rozkłady naprężeń z analiz dla jednej domeny i dla podziału na osiem domen.

Rysunek 9.2.10　 Porównanie składowych naprężenia w EX02 z oprogramowaniem ogólnego przeznaczenia

Rysunek 9.2.11　 Podział EX02 na osiem domen metodą RCB

Rysunek 9.2.12　Różnica rozkładu naprężenia Misesa wskutek podziału domeny

Z rysunku 9.2.12 wynika, że nie ma różnicy między oboma wynikami i są one całkowicie zgodne.

Tabela 9.2.2 przedstawia porównanie czasów wykonania dla zastosowanych ustawień solvera HEC-MW. Rysunek 9.2.13 przedstawia także historię zbieżności do uzyskania rozwiązania.

Tabela 9.2.2　Porównanie czasów wykonania solverów HEC-MW

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

Rysunek 9.2.13　Porównanie historii zbieżności solverów HEC-MW (próg zbieżności: 1.0x10^-8^)

Porównanie czasu obliczeń na przykładzie weryfikacyjnym EX01A

Za pomocą przykładu weryfikacyjnego EX01A (korbowód) zweryfikowano przyspieszenie obliczeń uzyskane dzięki podziałowi domeny. Do obliczeń użyto 24-węzłowego klastra z procesorami Xeon 2.8 GHz. Wyniki pokazano na rysunku 9.2.14. Z rysunku wynika, że szybkość obliczeń rośnie proporcjonalnie do liczby domen.

Zbadano również różnice czasu obliczeń wynikające ze środowiska komputerowego. Wyniki przedstawiono w tabeli 9.2.3.

Rysunek 9.2.14　Efekt przyspieszenia dzięki podziałowi domeny

Tabela 9.2.3　Porównanie czasu obliczeń między komputerami (1 CPU)

CPU	Frequency [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