弾性静解析用実モデル例題

弾性静解析用実モデル例題

解析モデル

弾性静解析を対象とした実モデル検証例題の一覧を表9.2.1に示す。 また、モデルの形状（一部を除く）を図 9.2.1～図9.2.5に示す。 なお、要素タイプ731および741の例題を実行するには、別途直接法ソルバーが必要である。

表 9.2.1　弾性静解析用実モデル検証例題

ケース名	要素タイプ	検証モデル	節点数	自由度数
EX01A	342	コンロッド(10万節点)	94,074	282,222
EX01B	342	コンロッド(33万節点)	331,142	993,426
EX02	361	穴あきブロック	37,386	112,158
EX03	342	タービンブレード	10,095	30,285
EX04	741	円筒シェル	10,100	60,600
EX05A	731	ワイングラス(coarce)	7,240	43,440
EX05B	731	ワイングラス(midium)	48,803	292,818
EX05C	731	ワイングラス(fine)	100,602	603,612

図 9.2.1　コンロッド（EX01A）

図 9.2.2　穴あきブロック（EX02）

図 9.2.3　タービンブレード（EX03，EX06）

図 9.2.4　円筒シェル（EX04，EX09）

図 9.2.5　ワイングラス（EX05，EX10A）

解析結果

解析結果例

解析結果の例を図 9.2.6～図 9.2.9に示す。

図 9.2.6　 EX01A解析結果（Mises応力と変形図(10倍））

図 9.2.7　 EX02解析結果（Mises応力と変形図(100倍））

図 9.2.8　 EX03解析結果（変形図(10倍））

図 9.2.9　 EX04解析結果（変形図(100倍））

検証例題EX02による解析性能の検証結果

検証例題EX02穴あきブロックモデルと同等のモデルを用い汎用商用ソフトABAQUSによる解析を行った。 FrontISTRと応力成分の最大値、最小値を比較した結果を図9.2.10に示す。 同図より応力成分は非常によく一致していることが分かる。

次に、応力分布への領域分割の影響を調べた結果を示す。 領域分割はRCB法により行い、X、Y、Zそれぞれの軸方向に2分割し、全体で8領域に分割した。 図9.2.11に分割状態を示す。 図9.2.12には単一領域と8領域分割による解析結果の応力分布を示す。

図 9.2.10　 EX02における汎用ソフトとの応力成分の比較

図 9.2.11　 RCB法によるEX02の8領域分割結果

図 9.2.12　領域分割によるミゼス応力分布の相違

図 9.2.12より、両者の違いは見られず、完全に一致していることが分かる。

次に、使用したHEC-MW ソルバーの設定による実行時間を比較した結果を表9.2.2に示す。 また、図 9.2.13求解までの収束履歴を示す。

表 9.2.2　HEC-MWソルバーによる実行時間の比較

ソルバー	実行時間(s)
CGI	38.79
CGscale	52.75
BCGS	60.79
CG8	6.65

図 9.2.13　HEC-MWソルバーによる収束履歴の比較（収束判定閾値：1.0x10^-8^）

検証例題EX01A による計算時間の比較

検証例題EX01A（コンロッド）を用い、領域分割による計算速度の増速率について検証した。 計算にはXeon 2.8GHz 24ノードクラスタ計算機を用いた。 結果を図9.2.14に示す。 同図より計算速度は領域数と比例して増速することが分かる。

また、計算時間の計算機環境による差も調べた。 結果を表9.2.3に示す。

図 9.2.14　領域分割による増速効果

表 9.2.3　計算時間の計算機による比較（1CPU）

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