Exemplos de modelos reais para análise estática elástica

Modelo de análise

A Tabela 9.2.1 apresenta exemplos de verificação com modelos reais para análise estática elástica. As formas dos modelos, com algumas exceções, também são mostradas nas Figuras 9.2.1 a 9.2.5. É necessário um solver direto separado para executar os exemplos que usam os tipos de elemento 731 e 741.

Tabela 9.2.1 Exemplos de verificação com modelos reais para análise estática elástica

Nome do caso	Tipo de elemento	Modelo de verificação	Número de nós	Graus de liberdade
EX01A	342	Biela (100.000 nós)	94,074	282,222
EX01B	342	Biela (330.000 nós)	331,142	993,426
EX02	361	Bloco com furo	37,386	112,158
EX03	342	Pá de turbina	10,095	30,285
EX04	741	Casca cilíndrica	10,100	60,600
EX05A	731	Taça de vinho (grosseira)	7,240	43,440
EX05B	731	Taça de vinho (média)	48,803	292,818
EX05C	731	Taça de vinho (fina)	100,602	603,612

Figura 9.2.1 Biela (EX01A)

Figura 9.2.2 Bloco com furo (EX02)

Figura 9.2.3 Pá de turbina (EX03, EX06)

Figura 9.2.4 Casca cilíndrica (EX04, EX09)

Figura 9.2.5 Taça de vinho (EX05, EX10A)

Resultados da análise

Exemplos de resultados da análise

Exemplos de resultados da análise são mostrados nas Figuras 9.2.6 a 9.2.9.

Figura 9.2.6 Resultado da análise EX01A (tensão de Mises e gráfico de deformação (10x))

Figura 9.2.7 Resultado da análise EX02 (tensão de Mises e gráfico de deformação (100x))

Figura 9.2.8 Resultado da análise EX03 (gráfico de deformação (10x))

Figura 9.2.9 Resultado da análise EX04 (gráfico de deformação (100x))

Resultados da verificação do desempenho da análise usando o exemplo EX02

Foi realizada uma análise com software comercial de uso geral utilizando um modelo equivalente ao modelo de verificação EX02 de bloco com furo. A Figura 9.2.10 mostra uma comparação dos valores máximo e mínimo dos componentes de tensão com os obtidos pelo FrontISTR. A figura mostra que os componentes de tensão apresentam concordância muito próxima.

Em seguida, investigou-se o efeito da decomposição de domínio sobre a distribuição de tensões. A decomposição de domínio foi realizada pelo método RCB, dividindo o modelo em duas partes em cada uma das direções X, Y e Z, totalizando oito domínios. A Figura 9.2.11 mostra a decomposição. A Figura 9.2.12 mostra as distribuições de tensão das análises com um único domínio e com oito domínios decompostos.

Figura 9.2.10 Comparação dos componentes de tensão de EX02 com software de uso geral

Figura 9.2.11 EX02 decomposto em oito domínios pelo método RCB

Figura 9.2.12 Diferença na distribuição da tensão de Mises devido à decomposição de domínio

A Figura 9.2.12 não mostra diferença entre os dois resultados; eles coincidem completamente.

A Tabela 9.2.2 compara os tempos de execução para as configurações de solver HEC-MW utilizadas. A Figura 9.2.13 também mostra o histórico de convergência até a solução.

Tabela 9.2.2 Comparação dos tempos de execução usando solvers HEC-MW

Solver	Tempo de execução (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Figura 9.2.13 Comparação dos históricos de convergência usando solvers HEC-MW (limiar de convergência: 1.0x10^-8^)

Comparação do tempo de cálculo usando o exemplo de verificação EX01A

Usando o exemplo de verificação EX01A (biela), foi avaliado o ganho de velocidade de cálculo decorrente da decomposição de domínio. Para o cálculo, foi utilizado um computador em cluster de 24 nós com processadores Xeon de 2,8 GHz. Os resultados são mostrados na Figura 9.2.14. A figura mostra que a velocidade de cálculo aumenta proporcionalmente ao número de domínios.

Também foram investigadas as diferenças no tempo de cálculo decorrentes do ambiente computacional. Os resultados são mostrados na Tabela 9.2.3.

Figura 9.2.14 Efeito de aceleração da decomposição de domínio

Tabela 9.2.3 Comparação dos tempos de cálculo por computador (1 CPU)

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