Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model Order Reduction of Large-Scale Finite Element Systems in an MPI Parallelized Environment for Usage in Multibody Simulation

Volzer T., Eberhard P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. LXIII, nr 4

475--494

EN

The use of elastic bodies within a multibody simulation became more and more important within the last years. To include the elastic bodies, described as a finite element model in multibody simulations, the dimension of the system of ordinary differential equations must be reduced by projection. For this purpose, in this work, the modal reduction method, a component mode synthesis based method and a moment-matching method are used. Due to the always increasing size of the non-reduced systems, the calculation of the projection matrix leads to a large demand of computational resources and cannot be done on usual serial computers with available memory. In this paper, the model reduction software Morembs++ is presented using a parallelization concept based on the message passing interface to satisfy the need of memory and reduce the runtime of the model reduction process. Additionally, the behaviour of the Block-Krylov-Schur eigensolver, implemented in the Anasazi package of the Trilinos project, is analysed with regard to the choice of the size of the Krylov base, the blocksize and the number of blocks. Besides, an iterative solver is considered within the CMS-based method.

PL

W ostatnich latach w symulacji układów wieloczłonowych coraz ważniejsze staje się uwzględnianie odkształcalności członów. By w symulacji układu wieloczłonowego można było wykorzystać człony odkształcalne, modelowane metodą elementów skończonych, rozmiar układu równań różniczkowych zwyczajnych musi być zredukowany drogą projekcji.W tym celu w prezentowanej pracy zastosowano metodę redukcji modalnej, metodę opartą na syntezie składowych postaciowych (CMS) oraz metodę dopasowania momentów. Wobec wciąż rosnącego rozmiaru układów niezredukowanych, obliczanie macierzy projekcji prowadzi do wielkiego zapotrzebowania na moce obliczeniowe i nie może być wykonane na zwykłych, szeregowych komputerach. W pracy zaprezentowano oprogramowanie do redukcji modelu Morembs++, w którym wykorzystuje się obliczenia równoległe z interfejsem transmisji wiadomości (MPI), co zaspokaja zapotrzebowanie na pamięć i zmniejsza czas wykonania niezbędnych obliczeń. Ponadto działanie blokowego solvera wartości własnych Kryłowa-Schura, zaimplementowanego w pakiecie oprogramowania Anasazi z projektu Trilinos, zostało przeanalizowane pod kątem wyboru rozmiaru bazy Kryłowa, rozmiaru bloku i liczby bloków. Rozważono także użycie solvera iteracyjnego w ramach metody opartej na syntezie składowych postaciowych (CMS).

2

Simulation of contact forces and contact characteristics during meshing of elastic beveloid gears

Do T. P., Ziegler P., Eberhard P.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2014

|

Vol. 21, no. 2

91--111

EN

Beveloid gears, also known as conical involute gears with very complex tooth shapes, gain more and more importance in industrial practice due to their ability to realize gear stages with crossed axes. This is why they are frequently found in power transmissions. The most familiar application of beveloid gears is the reduction gear used in marine transmissions, but in the last few years they have also been used increasingly often in the automotive industry. In the last decade many studies on beveloid gears were published, however, the meshing between teeth and the contact characteristics during meshing of beveloid gears still have not been studied in detail using fully elastic models. In this work, the fully elastic multibody approach will be applied to study contact forces and contact characteristics including contact patterns during meshing of straight beveloid gears. To validate the fully elastic approach, simulation results of a beveloid gear pair by finite element method and by the fully elastic multibody system are compared. The comparison shows very good agreement.

3

Simulation of elastic gears with non-standard flank profiles

Do T. P., Siegler P., Eberhard P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 1

55--73

EN

There exist cases where precise simulations of contact forces do not allow modeling the gears as rigid bodies but a fully elastic description is needed. In this paper, a modally reduced elastic multibody system including gear contact based on a floating frame of reference formulation is proposed that allows very precise simulations of fully elastic gears with appropriately meshed gears in reasonable time even for many rotations. One advantage of this approach is that there is no assumption about the geometry of the gears and, therefore, it allows precise investigations of contacts between gears with almost arbitrary non-standard tooth geometries including flank profile corrections. This study presents simulation results that show how this modal approach can be used to efficiently investigate the interaction between elastic deformations and flank profile corrections as well as their influence on the contact forces. It is shown that the elastic approach is able to describe important phenomena like early addendum contact for insufficiently corrected profiles in dependence of the transmitted load. Furthermore, it is shown how this approach can be used for precise and efficient simulations of beveloid gears.

PL

Istnieją przypadki, gdy dla dokładnej symulacji sił kontaktowych nie można modelować kół zębatych jako ciał sztywnych, lecz jest potrzebny opis w pełni sprężysty. W artykule zaproponowano model systemu wielu ciał uwzględniajacy styki między zębami, modalnie zredukowany i z zastosowaniem układu odniesienia o płynnych ramach, umożliwiający bardzo dokładną symulację w pełni sprężystych kół zębatych o różnych rodzajach zazębienia. Symulacja jest możliwa dla znacznej liczby obrotów, przy czym wymagany czas obliczeń jest stosunkowo krótki. Zaletą tego podejścia jest, że nie wymaga ono założeń co to geometrii zębów, dzięki czemu można dokładnie badać zjawiska na stykach między zębami dla dowolnych, niestandardowych geometrii zębów, w tym również o skorygowanym profilu powierzchni bocznej. W artykule przedstawiono wyniki symulacji, które pokazują, że takie modalne podejście może być użyteczne przy badaniu zależności między odkształceniami sprężystymi a korekcją profili zębów, a także ich wpływu na siły kontaktowe. Pokazano, ze stosując model sprężysty można opisywać ważne zjawiska, takie jak wczesny kontakt głowy zęba w przypadku niedostatecznej korekcji profilu w zależności od przenoszonego obciążenia. Co więcej, pokazano że opisany sposób podejścia może być wykorzystany przy precyzyjnej i wydajnej symulacji przekładni stożkowych.