彈性靜力分析實際模型範例¶
分析模型¶
表 9.2.1 列出以彈性靜力分析為對象的實際模型驗證範例。 此外，各模型的形狀（部分除外）如圖 9.2.1～圖 9.2.5 所示。 執行元素類型 731 與 741 的範例時，另需直接法求解器。
表 9.2.1 彈性靜力分析實際模型驗證範例
| 案例名稱 | 元素類型 | 驗證模型 | 節點數 | 自由度數 |
|---|---|---|---|---|
| EX01A | 342 | 連桿（10 萬節點） | 94,074 | 282,222 |
| EX01B | 342 | 連桿（33 萬節點） | 331,142 | 993,426 |
| EX02 | 361 | 帶孔方塊 | 37,386 | 112,158 |
| EX03 | 342 | 渦輪葉片 | 10,095 | 30,285 |
| EX04 | 741 | 圓筒殼 | 10,100 | 60,600 |
| EX05A | 731 | 酒杯（coarce） | 7,240 | 43,440 |
| EX05B | 731 | 酒杯（midium） | 48,803 | 292,818 |
| EX05C | 731 | 酒杯（fine） | 100,602 | 603,612 |
圖 9.2.1 連桿（EX01A）
圖 9.2.2 帶孔方塊（EX02）
圖 9.2.3 渦輪葉片（EX03，EX06）
圖 9.2.4 圓筒殼（EX04，EX09）
圖 9.2.5 酒杯（EX05，EX10A）
分析結果¶
分析結果範例¶
分析結果範例如圖 9.2.6～圖 9.2.9 所示。
圖 9.2.6 EX01A 分析結果（Mises 應力與變形圖（10 倍））
圖 9.2.7 EX02 分析結果（Mises 應力與變形圖（100 倍））
圖 9.2.8 EX03 分析結果（變形圖（10 倍））
圖 9.2.9 EX04 分析結果（變形圖（100 倍））
使用驗證範例 EX02 的分析性能驗證結果¶
使用與驗證範例 EX02 帶孔方塊模型相當的模型，以通用商用軟體進行分析。 圖 9.2.10 顯示與 FrontISTR 比較應力成分最大值與最小值的結果。 由該圖可知，應力成分非常一致。
接著顯示調查區域分割對應力分布影響的結果。 區域分割採用 RCB 法，沿 X、Y、Z 各軸方向分為 2 份，總計分割為 8 個區域。 圖 9.2.11 顯示分割狀態。 圖 9.2.12 顯示單一區域與 8 區域分割之分析結果的應力分布。
圖 9.2.10 EX02 與通用軟體的應力成分比較
圖 9.2.11 以 RCB 法將 EX02 分割為 8 個區域的結果
圖 9.2.12 區域分割造成的 Mises 應力分布差異
由圖 9.2.12 可知，兩者沒有差異，完全一致。
接著，表 9.2.2 顯示依所使用 HEC-MW 求解器設定比較執行時間的結果。 此外，圖 9.2.13 顯示求解前的收斂歷程。
表 9.2.2 HEC-MW 求解器執行時間比較
| 求解器 | 執行時間 (s) |
|---|---|
| CGI | 38.79 |
| CGscale | 52.75 |
| BCGS | 60.79 |
| CG8 | 6.65 |
圖 9.2.13 HEC-MW 求解器收斂歷程比較（收斂判定閾值：1.0x10^-8^）
使用驗證範例 EX01A 比較計算時間¶
使用驗證範例 EX01A（連桿），驗證區域分割所帶來的計算速度加速率。 計算使用配備 Xeon 2.8 GHz 的 24 節點叢集電腦。 結果如圖 9.2.14 所示。 由該圖可知，計算速度會隨區域數成比例提升。
此外，也調查了不同計算機環境造成的計算時間差異。 結果如表 9.2.3 所示。
圖 9.2.14 區域分割的加速效果
表 9.2.3 不同計算機的計算時間比較（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 |