Exemple cu modele reale pentru analiza statică elastică

Modele de analiză

Tabelul 9.2.1 prezintă lista exemplelor de verificare cu modele reale pentru analiza statică elastică. Geometria modelelor (cu unele excepții) este prezentată în Figurile 9.2.1–9.2.5. Pentru executarea exemplelor cu tipurile de elemente 731 și 741 este necesar separat un solver direct.

Tabelul 9.2.1 Exemple de verificare cu modele reale pentru analiza statică elastică

Numele cazului	Tip de element	Model de verificare	Număr de noduri	Număr de grade de libertate
EX01A	342	bielă (100.000 de noduri)	94,074	282,222
EX01B	342	bielă (330.000 de noduri)	331,142	993,426
EX02	361	bloc perforat	37,386	112,158
EX03	342	paletă de turbină	10,095	30,285
EX04	741	înveliș cilindric	10,100	60,600
EX05A	731	pahar de vin (coarse)	7,240	43,440
EX05B	731	pahar de vin (medium)	48,803	292,818
EX05C	731	pahar de vin (fine)	100,602	603,612

Figura 9.2.1 Bielă (EX01A)

Figura 9.2.2 Bloc perforat (EX02)

Figura 9.2.3 Paletă de turbină (EX03, EX06)

Figura 9.2.4 Înveliș cilindric (EX04, EX09)

Figura 9.2.5 Pahar de vin (EX05, EX10A)

Rezultatele analizei

Exemple de rezultate ale analizei

Exemple de rezultate ale analizei sunt prezentate în Figurile 9.2.6–9.2.9.

Figura 9.2.6 Rezultatul analizei EX01A (tensiune Mises și formă deformată, ×10)

Figura 9.2.7 Rezultatul analizei EX02 (tensiune Mises și formă deformată, ×100)

Figura 9.2.8 Rezultatul analizei EX03 (formă deformată, ×10)

Figura 9.2.9 Rezultatul analizei EX04 (formă deformată, ×100)

Rezultatele verificării performanței analizei cu exemplul EX02

A fost efectuată o analiză cu un software comercial de uz general folosind un model echivalent cu modelul blocului perforat din exemplul de verificare EX02. Figura 9.2.10 prezintă comparația valorilor maxime și minime ale componentelor de tensiune cu rezultatele FrontISTR. Figura arată că componentele de tensiune coincid foarte bine.

În continuare sunt prezentate rezultatele investigării influenței partiționării domeniului asupra distribuției tensiunilor. Partiționarea domeniului a fost realizată prin metoda RCB, cu câte două diviziuni pe fiecare dintre direcțiile axelor X, Y și Z, rezultând în total 8 domenii. Figura 9.2.11 prezintă starea de partiționare. Figura 9.2.12 prezintă distribuțiile tensiunilor din rezultatele analizei pentru un singur domeniu și pentru partiționarea în 8 domenii.

Figura 9.2.10 Comparația componentelor de tensiune cu un software de uz general pentru EX02

Figura 9.2.11 Rezultatul partiționării EX02 în 8 domenii prin metoda RCB

Figura 9.2.12 Diferența distribuției tensiunii Mises în funcție de partiționarea domeniului

Din Figura 9.2.12 se observă că nu există nicio diferență între cele două rezultate și că acestea coincid complet.

În continuare, Tabelul 9.2.2 prezintă comparația timpilor de execuție pentru configurațiile solverului HEC-MW utilizat. Figura 9.2.13 prezintă, de asemenea, istoricul convergenței până la obținerea soluției.

Tabelul 9.2.2 Comparația timpilor de execuție cu solverul HEC-MW

Solver	Timp de execuție (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Figura 9.2.13 Comparația istoricului de convergență pentru solverul HEC-MW (pragul criteriului de convergență: 1.0x10^-8^)

Comparația timpului de calcul folosind exemplul de verificare EX01A

Folosind exemplul de verificare EX01A (bielă), a fost verificat factorul de accelerare a calculului datorat partiționării domeniului. Pentru calcul a fost utilizat un cluster cu 24 de noduri, cu procesoare Xeon la 2,8 GHz. Rezultatele sunt prezentate în Figura 9.2.14. Figura arată că viteza de calcul crește proporțional cu numărul de domenii.

A fost investigată și diferența timpului de calcul în funcție de mediul de calcul. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 9.2.3.

Figura 9.2.14 Efectul de accelerare prin partiționarea domeniului

Tabelul 9.2.3 Comparația timpului de calcul între calculatoare (1 CPU)

CPU	Frecvență [GHz]	OS	Timp CPU [sec]	Timp solver [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