Príklady reálnych modelov pre elastickú statickú analýzu¶

Analytický model¶

Tabuľka 9.2.1 uvádza overovacie príklady reálnych modelov pre elastickú statickú analýzu. Tvary modelov, s niekoľkými výnimkami, sú tiež znázornené na obrázkoch 9.2.1 až 9.2.5. Na spustenie príkladov používajúcich typy prvkov 731 a 741 je potrebný samostatný priamy riešič.

Tabuľka 9.2.1 Overovacie príklady reálnych modelov pre elastickú statickú analýzu

Názov prípadu	Typ prvku	Overovací model	Počet uzlov	Stupne voľnosti
EX01A	342	Ojnica (100 000 uzlov)	94,074	282,222
EX01B	342	Ojnica (330 000 uzlov)	331,142	993,426
EX02	361	Blok s otvorom	37,386	112,158
EX03	342	Turbínová lopatka	10,095	30,285
EX04	741	Valcová škrupina	10,100	60,600
EX05A	731	Pohár na víno (hrubá sieť)	7,240	43,440
EX05B	731	Pohár na víno (stredná sieť)	48,803	292,818
EX05C	731	Pohár na víno (jemná sieť)	100,602	603,612

Ojnica (EX01A)

Obrázok 9.2.1 Ojnica (EX01A)

Blok s otvorom (EX02)

Obrázok 9.2.2 Blok s otvorom (EX02)

Turbínová lopatka (EX03, EX06)

Obrázok 9.2.3 Turbínová lopatka (EX03, EX06)

Valcová škrupina (EX04, EX09)

Obrázok 9.2.4 Valcová škrupina (EX04, EX09)

Pohár na víno (EX05, EX10A)

Obrázok 9.2.5 Pohár na víno (EX05, EX10A)

Výsledky analýzy¶

Príklady výsledkov analýzy¶

Príklady výsledkov analýzy sú znázornené na obrázkoch 9.2.6 až 9.2.9.

Výsledok analýzy EX01A (graf Misesovho napätia a deformácie (10×))

Obrázok 9.2.6 Výsledok analýzy EX01A (graf Misesovho napätia a deformácie (10×))

Výsledok analýzy EX02 (graf Misesovho napätia a deformácie (100×))

Obrázok 9.2.7 Výsledok analýzy EX02 (graf Misesovho napätia a deformácie (100×))

Výsledok analýzy EX03 (graf deformácie (10×))

Obrázok 9.2.8 Výsledok analýzy EX03 (graf deformácie (10×))

Výsledok analýzy EX04 (graf deformácie (100×))

Obrázok 9.2.9 Výsledok analýzy EX04 (graf deformácie (100×))

Výsledky overenia výpočtového výkonu pomocou príkladu EX02¶

Analýza sa vykonala všeobecným komerčným softvérom s modelom ekvivalentným overovaciemu modelu EX02, bloku s otvorom. Obrázok 9.2.10 zobrazuje porovnanie maximálnych a minimálnych hodnôt zložiek napätia s výsledkami FrontISTR. Z obrázka vyplýva, že zložky napätia sa veľmi dobre zhodujú.

Ďalej sa skúmal vplyv rozdelenia domény na rozloženie napätia. Rozdelenie domény sa vykonalo metódou RCB, pričom sa model rozdelil na dve časti v smeroch X, Y a Z, spolu na osem domén. Rozdelenie je znázornené na obrázku 9.2.11. Obrázok 9.2.12 zobrazuje rozloženia napätia z analýz používajúcich jednu doménu a osem rozdelených domén.

Porovnanie zložiek napätia v EX02 so všeobecným softvérom

Obrázok 9.2.10 Porovnanie zložiek napätia v EX02 so všeobecným softvérom

EX02 rozdelený na osem domén metódou RCB

Obrázok 9.2.11 EX02 rozdelený na osem domén metódou RCB

Rozdiel v rozložení Misesovho napätia v dôsledku rozdelenia domény

Obrázok 9.2.12 Rozdiel v rozložení Misesovho napätia v dôsledku rozdelenia domény

Obrázok 9.2.12 neukazuje medzi oboma výsledkami žiadny rozdiel; výsledky sa úplne zhodujú.

Tabuľka 9.2.2 porovnáva časy vykonania pre použité nastavenia riešiča HEC-MW. Obrázok 9.2.13 zobrazuje aj históriu konvergencie až po dosiahnutie riešenia.

Tabuľka 9.2.2 Porovnanie časov vykonania s riešičmi HEC-MW

Riešič	Čas vykonania (s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

Porovnanie histórií konvergencie s riešičmi HEC-MW (prah konvergencie: 1.0x10^-8^)

Obrázok 9.2.13 Porovnanie histórií konvergencie s riešičmi HEC-MW (prah konvergencie: 1.0x10^-8^)

Porovnanie výpočtového času pomocou overovacieho príkladu EX01A¶

Pomocou overovacieho príkladu EX01A (ojnica) sa vyhodnotilo zrýchlenie výpočtu v dôsledku rozdelenia domény. Na výpočet sa použil 24-uzlový klaster s procesormi Xeon 2.8 GHz. Výsledky sú znázornené na obrázku 9.2.14. Z obrázka vyplýva, že rýchlosť výpočtu rastie úmerne s počtom domén.

Skúmali sa aj rozdiely vo výpočtovom čase v závislosti od počítačového prostredia. Výsledky sú uvedené v tabuľke 9.2.3.

Vplyv rozdelenia domény na zrýchlenie

Obrázok 9.2.14 Vplyv rozdelenia domény na zrýchlenie

Tabuľka 9.2.3 Porovnanie výpočtových časov podľa počítača (1 CPU)

CPU	Frekvencia [GHz]	OS	Čas CPU [s]	čas riešiča [s]
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