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FEMAP V10.1 & NX Nastran 6.1 Tutorial
Palabras Clave de NX Nastran en FEMAP
(Septiembre, 2009)
El objetivo de este Tutorial es aprender a utilizar
algunas palabras claves de NX NASTRAN a través de FEMAP que afectan de forma
importante a la solución de ecuaciones y al tiempo de análisis con el módulo
No Lineal Avanzado de NX Nastran (SOL 601). Para las pruebas vamos a utilizar un modelo
sólido CAD 3D correspondiente a un accesorio de tubería con los tres agujeros
de la base restringidos y una presión constante de 10 MPa de que mallaremos con elementos sólidos tetraédricos de
10-nodos, pero puedes utilizar cualquier modelo, se trata de ver el
procedimiento.
![](images/modelo_nastran_keywords.png)
Modelo CAD 3D
NX Nastran se ejecuta con la orden "nastran"
que permite además especificar palabras clave (keywords) que afectan a la
ejecución del solver NX Nastran. El formato del comando nastran es el
siguiente:
nastran input_data_file [keyword1 = value1 keyword2 = value2 ...]
donde "input_data_file" es el nombre del
fichero que contiene los datos de entrada del modelo de NX Nastran y "keywordi=valuei"
son los argumentos asignados a las palabras clave. Por ejemplo, para correr un
modelo usando el fichero de entrada "ejemplo1.dat" hay que
meter lo siguiente en la ventana de comandos:
nastran ejemplo1.dat
Las palabras clave se pueden especificar como argumentos
en la línea de comandos y/o pueden ser introducidas en ficheros RC. Algunas
palabras clave importantes son las siguientes:
memory
|
memory=memory_size
|
Default=estimate
|
|
Especifica la cantidad de memoria reservada a
nastran. Si se especifica “memory=estimate”, se usará ESTIMATE para
determinar el tamaño. De lo contrario se deberá indicar un tamaño
específico de memoria.
|
|
Ejemplo:
|
nastran example mem=1024mb |
scratch
|
scratch={yes|no|mini}
|
Default=no
|
|
Borra los ficheros de la base de datos al
finalizar el cálculo. Si la base de datos no se quiere guardar, “scratch=yes”
puede usarse para borrarla. Si se especifica “mini”, se creará
una base de datos reducida (que sólo se puede usar para reinicios.
|
|
Ejemplo:
|
nastran example scratch=yes |
dbs
|
dbs=pathname
|
Default=input_data_file directory
|
|
Crea los ficheros de la base de datos usando un
prefijo alternativo. Si no se especifica “dbs”, los ficheros de
la base de datos se crean en el directorio actual usando de base el nombre
del fichero de entrada como prefijo. Si el valor de “dbs” es un
directorio, los ficheros de la base de datos se crean en el diectorio
especificado usando de base el nombre del fichero de entrada como prefijo
|
parallel
|
parallel=value
|
Default: 0
|
|
Especifica el máximo nº de CPUs seleccionadas
para el procesado en paralelo (shared-memory
parallel processing, SMP). El procesado
SMP reduce tiempos de espera a costa de aumentar la actividad del
procesador. El valor por defecto es 0, lo cual especifica que no hay
procesado SMP. Si se especifica “parallel=1", entonces el
solver utiliza un único procesador. Si se dispone de una CPU con
procesador QUADCORE entonces se debe especificar "PARALLEL=4"
para aprovechar los cuatro cores, y así sucesivamente.
|
|
Ejemplo:
|
nastran example parallel=2
|
![](images/nx_adv_parallel.png)
Detalle de cómo activar múltiples procesadores en
FEMAP y NX Advanced Simulation cuando se trabaja con el solver NX NASTRAN
1.
Examinar el fichero RC de NX Nastran
Utilizando el Block de Notas abrir el fichero
"nast6.rcf" que en mi equipo se encuentra situado en "D:\UGS\FEMAPv101\nastran\conf".
Los parámetros por defecto son los siguientes:
Memory=estimate
Buffsize=8193
ishellpath=%NXN_BASE%\bin
scr=yes
msgbell=no
Auth=@LocalHost
program=FEMAP
Sdir=D:\Scratch |
2. Ejecutar el Análisis con los Parámetros por Defecto
Mallamos el modelo con más de 70.000 nodos
y 42.000 elementos TETRA10 de alto orden y 10-nodos por elemento,
definimos propiedades del material, aplicamos cargas y restricciones y
ejecutamos el análisis con las opciones por defecto.
![](images/nastran_keywords_malla.png)
Modelo Malado con Elementos Sólidos 3-D CTETRA de
10-nodos
En el directorio donde hemos creado la base de datos de FEMAP abrimos con un
editor de textos el fichero *.F06 y chequemos la información sobre la memoria y
tiempo de cálculo. Vemos que el solver está utilizando únicamente un
procesador, con un tiempo de cálculo de 64 seg.
*** START SOL 601 ***
*** EXECUTE SOLUTION ***
PID=468
Initializing ... Stage 1
Allocating 32.0 MB of memory ...
***************************************************************
* *
* P R O G R A M N X N A S T R A N S O L 6 0 1 *
* *
***************************************************************
Starting Solution Process ...
***********************************************************
* *
* THIS IS A LINEAR STATIC ANALYSIS *
* *
***********************************************************
*** MEMORY REALLOCATION ***
REQUESTED MEMORY FROM THE SYSTEM...= 184.0 mb ( 23.0 mw)
Re-allocating 187.3 MB of memory ...
S O L U T I O N B Y S P A R S E S O L V E R
TOTAL SYSTEM DATA
NUMBER OF EQUATIONS . . . . . . . . . . . . .(NEQ) = 208959
NUMBER OF NON-ZERO MATRIX TERMS. . . . . . . (NZC) = 7995702
MEMORY AVAILABLE FOR STORAGE (in words). .(MSTORE) = 23413431
NUMBER OF PROCESSORS USED. . . . . . . . . (NPROC) = 1
*****************************************************************************
Allocated memory for storage of model data . . : 250.8 mb
Memory used for storage of model data. . . . . : 250.8 mb
*****************************************************************************
Memory used by the in-core sparse solver. . : 863.2 mb
Total memory used by the program. . . . . . : 1114.0 mb ../.. T O T A L S O L U T I O N T I M E (SEC) . . . . . 64.61
MEMORY USED BY THE SPARSE SOLVER= 107.9mw ( 863.2mb)
TOTAL MEMORY USED BY THE PROGRAM= 139.3mw ( 1114.0mb)
*** END SOL 601 *** |
3. Ejecutar el Análisis con nuevos "Nastran Keywords"
Vamos a modificar los parámetros del
análisis para sacar partido a la memoria RAM y nº de procesadores del sistema.
Entramos en el "Analysis Manager" desde "Model >
Analysis" y editamos la solución actual:
![](images/nastran_keywords_manager.png)
Gestor de Análisis de FEMAP
Haz click en "Next" para llegar a la ventana para definir las
opciones de solución y ejecución de Nastran. El ordenador donde estoy
ejecutando el análisis es un portátil con Windows Vista x64, 4 GB de RAM y
procesador QuadCore con 4 CPUs. Si abro con un editor de texto el fichero *.LOG
veo lo siguiente:
NX Nastran V6.1 (Intel64 Family 6 Model 23 Stepping 7 Windows Vista) Control File:
-------------------------------------------------------------------
Nastran BUFFSIZE=8193 $(d:/ugs/femapv101/nastran/conf/nast6.rcf[2]) Current resource limits:
Physical memory: 4093 MB
Physical memory available: 2577 MB
Paging file size: 16310 MB
Paging file size available: 14673 MB
Virtual memory: 8388607 MB
Virtual memory available: 8388545 MB
-------------------------------------------------------------------
System configuration:
Hostname: QUADCORE2
Architecture: em64tnt
Platform: Intel64 Family 6 Model 23 Stepping 7 Windows Vista
Model: Intel(R) Core(TM)2 Quad CPU Q9550 @ 2.83GHz
Clock freq.: 2826 MHz
Number of CPUs: 4
Executable: standard
Raw model ID: 8666
Config number: 8666
Physical memory: 4093 MB
Virtual memory: 16310 MB
Numeric format: 32-bit little-endian IEEE.
Bytes per word: 4
Disk block size: 512 bytes (128 words) |
Pues bien, para aprovechar al máximo los recursos hardware/software
disponibles haremos los siguientes cambios en el "Nastran Executive and
Solution Options" y resolvemos de nuevo el modelo:
- Number of Processors = 4
- Solver Memory = 2048 mb
- Activar la opción "Save Database for Restart"
![](images/nastran_keywords_nastran_executive.png)
Parámetros del NX NASTRAN EXECUTIVE SECTION
Si abrimos el fichero *.F06 y comparamos resultados entre ambas soluciones
vemos que el tiempo de cálculo se reduce de 64 seg. a unos 26 seg, un ahorro de
tiempo del 60% !!.
*** START SOL 601 ***
*** EXECUTE SOLUTION *** PID=4012
*** MAXIMUM MEMORY FOR ANALYSIS = 2048.0 MB
Initializing ... Stage 1
Allocating 2048.0 MB of memory ...
***************************************************************
* *
* P R O G R A M N X N A S T R A N S O L 6 0 1 *
* *
*************************************************************** ***********************************************************
* *
* THIS IS A LINEAR STATIC ANALYSIS *
* *
***********************************************************
S O L U T I O N B Y S P A R S E S O L V E R
TOTAL SYSTEM DATA
NUMBER OF EQUATIONS . . . . . . . . . . . . .(NEQ) = 208959
NUMBER OF NON-ZERO MATRIX TERMS. . . . . . . (NZC) = 7995702
MEMORY AVAILABLE FOR STORAGE (in words). .(MSTORE) = 256000000
NUMBER OF PROCESSORS USED. . . . . . . . . (NPROC) = 4 M E M O R Y R E Q U I R E M E N T (in words)
AVAILABLE MEMORY FOR THE ADINA PROGRAM (MSTORE) = 256000000
ESTIMATED MEMORY FOR IN-CORE STORAGE .......(IOPTIM=3)= 30068898
ESTIMATED MEMORY FOR OUT-OF-CORE STORAGE....(IOPTIM=2)= 22962185
NOTE: WHEN SPARSE SOLVER IS USED - ADDITIONAL MEMORY
IS REQUIRED - PLEASE SEE BELOW INFORMATION
RELATED TO SPARSE SOLVERS.
MAXIMUM REQUESTED (TEMPORARY) MEMORY (in words)...... = 30068898
IN-CORE STORAGE FLAG . . . . . . . . . . . (IOPTIM) = 2
*****************************************************************************
Available total memory . . . . . . . . . . . . . 2048.0 mb
Memory used for storage of model data. . . . . . 209.1 mb
*****************************************************************************
Re-allocating 209.1 MB of memory ...
*****************************************************************************
* *
* <<<<< SPARSE SOLVER INFORMATION >>>>> *
* *
* NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN FACTORIZED MATRIX......= 103059597 *
* MEMORY USED BY THE SOLVER (in words)...............= 107900766 *
* TOTAL MEMORY USED BY THE PROGRAM (in words)........= 134037892 *
* << IN-CORE SOLUTION >> *
*****************************************************************************
Memory used by the in-core sparse solver. . : 863.2 mb
Total memory used by the program. . . . . . : 1072.3 mb ../..
T O T A L S O L U T I O N T I M E (SEC) . . . . . 26.43
MEMORY USED BY THE SPARSE SOLVER= 107.9mw ( 863.2mb)
TOTAL MEMORY USED BY THE PROGRAM= 134.0mw ( 1072.3mb)
*** END SOL 601 *** |
4. Uso del "3D-Iterative Solver"
Y por último para exprimir al máximo el
solver en la resolución de grandes modelos mallados con elementos de alto orden
NX NASTRAN dispone del 3D-Iterative Solver que es una alternativa muy eficiente
al Direct Sparse Solver en la resolución de modelos con contactos
superficie-a-superficie. Tengo pensado publicar una comparativa más detallada
con un modelo no lineal con contactos donde se ve claramente las ventajas de
este solver. De momento vamos a ver cómo se comporta con este modelo reducido
entrando de nuevo en el "Analysis Manager" desde "Model >
Analysis" y editamos la solución actual hasta llegar a la pantalla de
"NXSTRAT Solver Parameters" donde activamos el 3D Iterative
solver:
![](images/nastran_keywords_3d_iterative.png)
Parámetros de solución del solver
No Lineal Avanzado de NX Nastran
Si abrimos el fichero *.F06 y comparamos resultados con la solución anterior
vemos que el tiempo de cálculo se reduce de 26 seg. a 18 seg, un ahorro de
tiempo del 31% !!. Y además la memoria RAM que utiliza el programa se reduce
notablemente, pasa de 1072 MBytes con el Direct Sparse Solver a tan sólo 351
MBytes con el 3D-Iterative Solver, qué pasada!!.
S O L U T I O N B Y 3-D I T E R A T I V E S O L V E R
TOTAL NUMBER OF EQUATIONS . . . . . . . . . .(NEQ) = 208959
NUMBER OF EQUATIONS EXCLUDING CONTACT . . . (NEQI) = 208959
NUMBER OF CONTACT EQUATIONS . . . . . . . . (NCEQ) = 0
NUMBER OF NON-ZERO MATRIX TERMS. . . . . . . (NZC) = 7995702
MEMORY AVAILABLE FOR STORAGE (in words). .(MSTORE) = 256000000
NUMBER OF PROCESSORS USED. . . . . . . . . (NPROC) = 4
M E M O R Y R E Q U I R E M E N T (in words)
AVAILABLE MEMORY FOR THE ADINA PROGRAM (MSTORE) = 256000000
ESTIMATED MEMORY FOR IN-CORE STORAGE .......(IOPTIM=3)= 30607595
ESTIMATED MEMORY FOR OUT-OF-CORE STORAGE....(IOPTIM=2)= 23462128
NOTE: WHEN SPARSE SOLVER IS USED - ADDITIONAL MEMORY
IS REQUIRED - PLEASE SEE BELOW INFORMATION
RELATED TO SPARSE SOLVERS.
MAXIMUM REQUESTED (TEMPORARY) MEMORY (in words)...... = 30607595
IN-CORE STORAGE FLAG . . . . . . . . . . . (IOPTIM) = 3
*****************************************************************************
Available total memory . . . . . . . . . . . . . 2048.0 mb
Memory used for storage of model data. . . . . . 256.8 mb
*****************************************************************************
Re-allocating 274.9 MB of memory ...
*****************************************************************************
* *
* <<<<< 3-D ITERATIVE SOLVER INFORMATION >>>>> *
* *
* NUMBER OF MATRIX ELEMENTS TO BE STORED IN-CORE.....= 6540144 *
* MEMORY USED BY THE SOLVER (in words)...............= 9490974 *
* TOTAL MEMORY USED BY THE PROGRAM (in words)........= 43858622 *
* << IN-CORE SOLUTION >> *
*****************************************************************************
Memory used by the in-core solver . . . . . : 75.9 mb
Total memory used by the program. . . . . . : 350.9 mb
T O T A L S O L U T I O N T I M E (SEC) . . . . . 18.08
TOTAL MEMORY USED BY THE PROGRAM= 41.6mw ( 332.7mb)
*** END SOL 601 *** |
![](images/nastran_keywords_vmises.png)
Tensiones vonMises obtenidas con el
módulo No Lineal Avanzado (SOL601,106)
Espero que el tutorial os haya resultado útil
e interesante!!.
Saludos,
Blas.
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