شبیه سازی متلب کامسول کاهش خودکار مدل مبتنی بر فیزیک با استفاده از سنتر حالت مولفه بر روی مدلهای اجزاء محدود
این پروژه حاوی کد MATLAB که به طور خودکار کاهش مدل مبتنی بر فیزیک را با استفاده از سنتز حالت مؤلفه (CMS) بر روی مدلهای FE ساختاری ساخته شده در COMSOL Multiphysics انجام میدهد، می باشد.
CMS
این پروژه کاهش مدل مبتنی بر فیزیک را با استفاده از سنتز حالت مؤلفه (CMS) بر اساس روش کریگ-بامپتون انجام می دهد. با مدل های FE ساختاری سه بعدی و دوبعدی ایجاد شده با COMSOL Multiphysics کار می کند. فرمولبندیها بر اساس «جفتسازی زیرساختار برای تحلیل دینامیک» توسط H.Jensen و C.Papadimitriou ساخته شدهاند.
این کد در MATLAB نوشته شده است و از طریق LiveLink for MATLAB با COMSOL Multiphysics ارتباط برقرار می کند. این کد در پایان نامه با عنوان “تکنیک های کاهش مدل پیشرفته برای شبیه سازی دینامیک سازه” در گروه مهندسی مکانیک توسعه داده شده است.
MATLAB باید با یک سرور COMSOL (با استفاده از LiveLink) راه اندازی شود. در آینده، ممکن است یک راهنمای کاربر نوشته شود.
ویژگی های اصلی
CMS غیر پارامتریزه
ماتریسهای مرتبه کاهشیافته ناپارامتریزه، مستقل از پارامترهای مدل، ثابت هستند. سه نوع از مدلهای مرتبه کاهشیافته (ROM) را میتوان بر اساس درمان درجات آزادی (DOF) در رابط بین دو یا چند مؤلفه ایجاد کرد.
NIR-ROM: رامی که در آن کاهش فقط در DOF های داخلی هر جزء رخ می دهد (بدون کاهش رابط)
GIR-ROM: رامی که در آن کاهش هم در DOFهای داخلی هر جزء و هم در DOFهای رابط در سطح جهانی اتفاق می افتد (کاهش رابط جهانی)
LIR-ROM: رامی که در آن کاهش هم در DOFهای داخلی هر جزء و هم در DOFهای رابط در سطح محلی رخ می دهد (کاهش رابط محلی)
CMS پارامتری شده
ماتریس های مرتبه کاهش یافته پارامتری شده به پارامترهای مدل بستگی دارند. پارامترسازی مدل در شبیه سازی دینامیک سازه استفاده می شود. باز هم، سه نوع از ROM های پارامتری (pROM) را می توان بر اساس اعمال DOF های رابط ایجاد کرد.
NIR-pROM: pROM که در آن کاهش فقط در DOF های داخلی هر جزء رخ می دهد (بدون کاهش رابط)
GIR-pROM: pROM که در آن کاهش هم در DOFهای داخلی هر جزء و هم در DOFهای رابط در سطح جهانی اتفاق می افتد (کاهش رابط جهانی)
LIR-pROM: pROM که در آن کاهش هم در DOFهای داخلی هر جزء و هم در DOFهای رابط در سطح محلی رخ می دهد (کاهش رابط محلی)
ویژگی های اضافی
برخی از ویژگی های اضافی که کاربر می تواند از طریق فایل ورودی تنظیم کند عبارتند از:
در نظر گرفتن حالت های عادی باقیمانده (اصلاح استاتیک)
متا مدل برای درونیابی حالت های رابط (با استفاده از حداقل تعداد نقاط پشتیبانی) بدون حل صریح مسئله ویژه رابط
تعریف خودکار رابط ها
بهینه سازی تعداد حالت های حفظ شده برای دستیابی به دقت مجموعه
قابلیت اجرای موازی بر روی سیستم هایی با CPU چند هسته ای
مطالعه موردی
برای آزمایش کارایی محاسباتی و دقت رام ها و پروم های ایجاد شده با استفاده از این تکنیک، یک مدل FE با وفاداری بالا از یک پل بزرگراه متشکل از 944613 DOF استفاده شد.
CMS غیر پارامتریزه
CMS ناپارامتریزه برای مدل پل اعمال شد. این مدل به 22 زیرساخت تقسیم شده و منجر به 928200 DOF داخلی (که بین دو یا چند جزء مشترک نیست) و 16413 DOF واسط (که در رابط دو یا چند مؤلفه وجود دارد) می شود.
سه رام هر یک با حالت های رابط متفاوت ایجاد شد. پیچیدگی رام ها از نظر تعداد DOF های نگهداری شده در زیر قابل مشاهده است.
Model | Full FE Model | NIR-ROM | GIR-ROM | LIR-ROM |
---|---|---|---|---|
Internal DOF | 928,200 | 46 | 46 | 46 |
Interface DOF | 16,413 | 16,413 | 36 | 291 |
Total DOF | 944,613 | 16,459 | 82 | 337 |
تقسیم در زیرساخت ها (در COMSOL)
تعداد DOF به ازای هر جزء مدل کامل و NIR-ROM
خطای فرکانس مودال کسری – به عنوان تابعی از تعداد حالت ویژه – بین پیش بینی های مدل مرتبه کامل و سه رام
مشاهده می شود که حداکثر خطا برای همه رام ها~〖10〗^(-2) یا تقریباً 1 درصد است
CMS پارامتری شده
CMS پارامتری شده بر روی همان مدل پل اعمال شد. هر زیرساخت با یک پارامتر (22 پارامتر) مرتبط است که بر مدول الاستیسیته آن تأثیر می گذارد.
در این برنامه، از پروم ها برای پیش بینی بیست فرکانس مودال اول پل برای مقادیر مختلف 22 پارامتر مؤثر بر مدول الاستیسیته هر زیرساخت استفاده شد. برای آزمایش سرعت و دقت هر پروم در مقایسه با مدل کامل، 100 اجرا (پیشبینی) با پارامترهای نمونهبرداری شده از یک توزیع گاوسی 22 تیره در هر اجرا انجام شد.
سه پروم با همان تعداد DOF داخلی و رابط مانند رام های مربوطه ارائه شده در بالا ایجاد شد. هر PROM حالت های رابط را در هر مرحله از شبیه سازی با استفاده از روشی متفاوت محاسبه می کند.
NIR-pROM: هیچ کاهش رابط انجام نمی شود، حالت های رابط به صراحت در هر مرحله از شبیه سازی محاسبه می شود.
GIR-pROM/SX1: در هر مرحله از شبیه سازی، حالت های رابط با استفاده از یک متا مدل پیشنهادی درون یابی می شوند (به طور صریح حل نمی شوند).
LIR-pROM/C: حالت های رابط یک بار برای مدل مرجع محاسبه می شوند و در هر مرحله از شبیه سازی ثابت نگه داشته می شوند.
دقت پروم ها
خطای فرکانس مودال کسری میانه (از 100 اجرا) – به عنوان تابعی از تعداد حالت ویژه – بین پیشبینیهای مدل مرتبه کامل و سه PROM
مشاهده می شود که حداکثر خطا برای همه پروم ها ~〖10〗^(-2) یا تقریباً 1 درصد است
خطای فرکانس مودال کسری بین پیشبینیهای مدل مرتبه کامل و سه PROM در هر نقطه نمونه برای چهار فرکانس مودال اول
سرعت پروم ها
میانگین زمانهای محاسباتی (از 100 اجرا) یک مرحله شبیهسازی برای مدل کامل و سه پروم در زیر قابل مشاهده است.
Model | Full FE Model | NIR-pROM | GIR-pROM/SX1 | LIR-pROM/C |
---|---|---|---|---|
Mean total iteration time [sec] | 116.5 | 32.6 | 6.9 | 0.02 |
Speedup over the full FE model | 1x | 3.6x | 16.9x | 5825x |
مشاهده میشود که سریعترین مدل به سرعت سه مرتبه بزرگی نسبت به مدل مرتبه کامل دست مییابد.
این فایل شامل شبیه سازی کامل پروژه فوق در متلب و کامسول می باشد.
نقد و بررسیها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.