NEi Nastran x64 (Solutore 64-bit)

NEi Nastran x64In un sistema a 32-bit come Windows 2000 o Windows XP esiste una limitazione di 232 = 4GB di memoria che i programmi esterni (quali NEi Nastran) possono allocare. Spesso, con modelli dettagliati e mesh molto fini, gli analisti rischiano di scontrarsi con questo limite pratico.
Con il rilascio di Windows XP x64, gli ingegneri adesso hanno a possibilità di scalare verso l'architettura a 64-bit senza dover passare a sistemi operativi Unix/Linux.

Caratteristiche

NEi Nastran x64 è un'applicazione a 64-bit capace di superare il limite dei 4GB di memoria. Questa capacità garantisce l'accesso a grandi quantità di memoria, con i seguenti vantaggi per l'utilizzatore:   

  • La possibilità di analizzare modelli enormi (es. analisi statica lineare con 15 milioni di gradi di libertà); che è impossibile su piattaforma 32-bit.
  • Modelli grandi che con NEi Nastran 32-bit avrebbero utilizzato la memoria virtuale, adesso possono accedere a grandi quantità di RAM.

Questi miglioramenti si traducono in soluzioni più veloci dal momento che la memoria fisica è tipicamente centinaia di volte più veloce della memoria virtuale. In aggiunta a questi vantaggi, NEi Nastran 64-bit contiene un nuovo solutore a matrici sparse parallelo chiamato Parallel Sparse Solver (PSS). Alcune delle caratteristiche di questo solutore ad alte prestazioni sono:

  • Solutore parallelo diretto estremamente veloce
  • Scalabilità parallela praticamente indipendente dall'architettura multiprocessore a memoria condivisa (shared-memory). Su test interni è stato rilevato un incremento di prestazioni pari a x7 su un sistema con 8 processori.
  • Supporto di matrici non definite positive
  • Controllo dell'accuratezza dell'output
  • Supportato in tutti i moduli di soluzione di NEi Nastran

Casi applicativi

NEii Nastran x64 - Fune - Analisi Non Lineare di ContattoFune - Analisi Non Lineare di Contatto

Una fune consistente in 25 cavi individuali è stata modellata per determinare la distribuzione di stress di contatto data dall'interazione tra i cavi. A causa della geometria fortemente ricurva, non sono presenti piani di simmetria da poter utilizzare. I cavi entrano in contatto in più di 50 punti, all'interno di ciascuna sezioni piana assiale. Tipicamente, la definizione degli elementi di contatto per un modello come questo risulta molto complicata, tediosa, e soggetta ad errore. In questo caso, è stato possibile sfruttare la generazione automatica delle superfici di contatto di NEi Nastran (ASCG) senza dover definire manualmente le coppie di contatto.

Il modello è stato predisposto per un'analisi statica non-lineare imponendo un allungamento della fune dello 0.4%. Il modello consiste in 280,000 elementi HEXA per un totale di 1 milione di gradi di libertà (DOF). L'analisi è stata eseguita sia con con NEi Nastran 32-bit che con il nuovo solutore NEi Nastran 64-bit ottenendo esattamente i soliti risultati, ma con tempi di calcolo decisamente diversi.

  • NEi  Nastran 32-bit: Tempo di soluzione = 22.4 ore
  • NEi  Nastran 64-bit: Tempo di soluzione = 10.1 ore

Analisi Statica Non LineareAnalisi Statica Lineare di un Albero a Gomito

Un albero a gomito formato da 2.6 milioni di elementi TET10 e 4.1 milioni di nodi  (per un totale di 12.3 milioni di gradi di liberetà) è stato analizzato con NEi Nastran 64-bit. Questo modello è impossibile da analizzare con NEi Nastran 32-bit.

Il tempo totale di analisi è stato di 66 muniti con una CPU Intel Xeon 3GHz con 16 GB di RAM.

 

 

NEi Nastran x64 Risposta in Frequenza diretta di un SatelliteRisposta in Frequenza diretta di un Satellite

Il presente caso, nonostante sia di piccole dimensioni, evidenzia le migliori prestazioni del solutore PSS anche con modelli medio-piccoli. Il solutore PSS è in grado di sfruttare il parallelismo offerto dalle nuove CPU dual-core. Il modello di questa struttura possiede 4,284 elementi, prevalentemente piatre e travi, per un totale do 26,382 gradi di libertà. Di questa struttura è stata eseguita la risposta in frequenza diretta per 100 passi di frequenza.

  • NEi Nastran 32-bit: Tempo di soluzione = 12.1 minuti (solutore VSS)
  • NEi Nastran 64-bit: Tempo di soluzione=  6.2 minuti (solutore PSS)

Incrementando la densità della mesh del modello fino a 358,000 gradi di libertà, ed eseguendo nuovamente la simulazione per i soliti 100 passi di frequenza, si evidenzia la potenza di NEi Nastran 64-bit.

  • NEi Nastran 32-bit: Tempo di soluzione = 17.6 ore (solutore VSS)
  • NEi Nastran 64-bit: Tempo di soluzione=  2.1 ore (solutore PSS)

Incremento di prestazioni pari all' 800%!

 

NEi Nastran x64 - Analisi Modale di un pistoneAnalisi Modale di un pistone

E' stata condotta l'estrazione dei primi 75 modi propri sull'assieme di un pistone formato da 2.6 milioni di gradi di libertà.

  • NEi Nastran 32-bit: Tempo di soluzione = 13 ore (solutore Lanczos iterativo)
  • NEi Nastran 64-bit: tempo di soluzione = 5.8 ore (solutore Lanczos diretto)

 

 

 

 

 

 

Configurazione suggerita

Per sfruttare al massimo NEi Nastran 64-bit, Noran Engineering, Inc. suggerisce le seguenti specifiche:

  • Sistema Operativo: Windows XP x64 (64-bit)
  • CPU: Processore Intel Xeon processor (dual-core o quad-core) o AMD Opteron (dual-core).
  • RAM: 4GB – 16GB
  • Scheda Video: Video compatibile 64-bit con 256MB di memoria (Esempio: Nvidia Quadro)
  • Hard Disk: Disco primario (per il sistema operativo). Da 2 a 4 dischi in  RAID0 per la memorizzazione dei file temporanei. I dischi possono essere SATA o SAS.


Tutti i casi appplicativi elencati in questa pagina sono stati eseguiti sul seguente sistema:

  • CPU: Intel Xeon 5160 3.0 GHz (dual-core)
  • Memoria: 16 GB
  • Hard Disk:  3 SATA 250 GB (7,200 RPM) in RAID0
  • Sistema Operativo: Windows XP x64 (64-bit)
  NEi Nastran Software CAE