Blas-Lapack-Benchmark

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1 EasyISTR と Autodesk Fusion 360 による 構造解析比較 ( 熱応力解析修正版 ) 構造解析を比較した切っ掛け (1) Autodesk Fusion 360 の書籍を購入し 簡単なモデル作成をしたところ Salome や FreeCAD と比べて Fusion 360 の操作性が優れていることが分かった (2) Fusion 360 は step ファイルのローカルドライブへのインポートとエクスポートに対応しているため salome の CAD データとして利用できる (3) EasyISTR(FrontISTR) の解析結果と比較することで Fusion 360 の解析結果が妥当かどうか試した (4) EasyISTR の熱応力解析のバグが修正されたので 再計算した 概要 線形弾性静解析 固有値解析 熱伝導性解析 熱応力解析はほぼ同じになった Fusion 360 の熱応力解析は 初期温度の設定項目がないが 20 と推定される EasyISTR は MUMPS( 直接法 ) のソルバーは Fusion360 に比べて数 10 倍高速であった また Fusion 360 で未対応な動解析にも対応していることから 利用価値がある

2 EasyISTR(FrontISTR) の環境 /VMware 上の Linux 1. Windows ネイティブをあきらめた理由 Anaconda で python3 の環境にしているので python のバージョン管理で苦労しそう Windows の環境はできるだけシンプルにしたい 2. 仮想マシンの選定 ゲスト OS のグラフィック性能により VMware Workstation Player を選んだ (Virtual Box と比べて ) 3. ゲスト OS の変遷 Ubuntu 16.04LTS( 左上の ボタンにはなじめなかった ) Linux Mint 18( アップデートに時間がかかることがあった ) Debian9 と Ubuntu18.04LTS( 右上の ボタンになった ) Debian9 の仮想マシン上では 標準の GNOME と Salome の相性が悪いため Cinnamon デスクトップ * を使用している * 他にインストール時に XFCE, KDE, MATE, LXDE を選択可能

3 ゲスト OS(Debian9) の設定 -1 Debian は Ubuntu や Mint と比べ手動での設定が必要 1. マウスの中ボタンを動作させるホスト OS から仮想マシンの設定ファイル (.vmx) に 2 行追加する [1] mouse.vusb.enable = "TRUE mouse.vusb.usebasicmouse = "FALSE" 2. ログイン時のユーザー名入力を省略する /etc/lightdm/lightdm.conf のファイルを編集する (root 権限で ) #greeter-hide-users=false 先頭の # を削除して 保存する 3. sudo の設定次のコマンドを実行する (root 権限で ) adduser ユーザー名 sudo root ハ スワート を空にすると sudo が自動的に有効との情報あり [2]

4 ゲスト OS(Debian9) の設定 /etc/apt/sources.list を編集する (root 権限で ) 初期設定では main のみ 以下のように contrib non-free を追加する (WIFI NVIDIA のグラフィックドライバーなどがあり 実マシンにインストールするときには必要と思われる ) deb stretch main contrib non-free deb-src stretch main contrib non-free deb stretch/updates main contrib non-free deb-src stretch/updates main contrib non-free # stretch-updates, previously known as 'volatile' deb stretch-updates main contrib non-free deb-src stretch-updates main contrib non-free なお インストールに無線 LAN の non-free ドライバーを USB メモリから読み込んだ場合は 自動的に contrib non-free が追加された

5 Ubuntu16.04 Debian9 上での FrontISTR のビルト FrontISTR 4.6 をビルドした ( フォルダを作った後 そのフォルドに移動した後 ソースファイルを解凍する ) FrontISTR v4.5 のインストール虎の巻 (Ubuntu LTS 編 )(161129) を参考にした 変更箇所は Makefile.conf の赤字の 2 か所 # MPI MPIDIR MPIBINDIR MPILIBDIR MPIINCDIR MPILIBS = /usr = $(MPIDIR)/bin = $(MPIDIR)/lib = $(MPIDIR)/include = -lmpi -lmpi_mpifh # Refiner REFINERDIR = $(HOME)/REVOCAP_Refiner REFINERINCDIR = $(REFINERDIR)/Refiner REFINERLIBDIR = $(REFINERDIR)/lib/x86_64-linux

6 線形弾性静解析 /EasyISTR 線に -100N の荷重 X,Y,Z 拘束 Y,Z 拘束 メッシュは 4 面体 2 次要素とした MUMPS ソルバーですぐに解析が終了した

7 線形弾性静解析 /Fusion 360 メッシュは放物線状 材料は Fuison のアルミニウム変位量は EasyISTR とほぼ同じ Paraview よりも見やすい表示解析にはクラウド上で数分かかる

8 固有値解析 /EasyISTR( 書籍の練習課題 [3] ) X,Y,Z 拘束 メッシュは 4 面体 2 次要素とした 1 次モード :259.4Hz Z 方向に動くモード MUMPS ソルバーの解析時間は 10 秒程度

9 固有値解析 /Fusion 360( 書籍の練習課題 ) メッシュは放物線状元の位置がワイヤフレームで描かれており 変位が見やすい解析時間にはクラウド上で 10 分程度

10 固有値の比較 モード 固有値 (Hz) EasyISTR Fusion 次 次 次 次 次 次 ~3 次までは ほぼ同じ値になった

11 熱応力解析 (EasyISTR のマニュアルのもの ) 初期温度 :20 設定温度 :100 メッシュは 4 面体 2 次要素 Steel と Aluminium の物性は Fusion360 の値を用いた

12 熱応力解析 /Fusion での熱応力解析結果 ( 変位 ) メッシュは放物線状 境界は接着とした 初期温度の設定が分からなかった 変位は EasyISTR とほぼ同じになったことから 初期温度 20 での解析結果と推定される

13 熱伝導静解析 (EasyISTR のマニュアルのもの ) メッシュは 4 面体 2 次要素温度はマニュアルの結果とほぼ同じになった

14 熱伝導静解析 /Fusion 360 メッシュは放物線状温度は EasyISTR とほぼ同じになった

15 熱伝導解析 ( 動解析 )/EasyISTR 初期 80 周囲が 20 表面から熱伝達により冷却する状態を模擬 10s 後 100s 後 200s 後 600s 後

16 まとめ 1. 構造解析結果の比較線形弾性静解析 固有値解析 熱応力解析 熱伝導性解析はほぼ同じになった Fusion 360 では熱応力解析の初期温度の設定が見つからなかったが デフォルトは 20 と推定される 2.EasyISTR と Fusion360 の解析機能の比較 ( 個人的な見解 ) 導入の容易さ 解析のしやすさ 解析時間 解析範囲 EasyISTR Fusion 360 Linux では FrontISTR のビルドが必要 Windows 用も手間がかかる ~ ( メッシュでトラブル時 ) Netgen1-2-3 で作成したメッシュ (2 次要素 ) が FrontISTR でエラーになることがある 簡単な解析では 10 秒以内で終了する (MUMPS ソルバー ) 動解析にも対応 ダウンロード ユーザー登録してインストールする 必要条件が入力されていれば 解析が確実に実行される 過拘束も自動的に修正される 簡単な解析でも数分 ~10 分かかる 動解析には未対応

17 参考資料 1. Debian ゲスト OS 時のマウス中ボタンを動作させる設定 2. Debian のインストール 3. 書籍 Fusion 360 操作ガイドアドバンス編第 2 版