Utvidelse av analysemulighetene i Fedem ved hjelp av modellreduksjon i ANSYS

Abstract

Ved utførelse av dynamisk analyse er modellreduksjon en metode ofte tatt i bruk. Denne metoden vil redusere utregningstiden og lagringsbehovene for elementmetode-program. Dynamisk analyse-programvaren Fedem benytter de samme teknikkene for modellreduksjon som det som blir brukt i elementmetode-programmet ANSYS. Ettersom ANSYS har et større utvalg av elementtyper tilgjengelig, vil det kunne være nyttig for Fedem å utnytte dette i dynamiske analyser.

ANSYS ACT-programtillegget "ModRed" er blitt utviklet for å gjøre en slik integrering mellom ANSYS og Fedem mulig. Programtillegget gjør det mulig å regne ut og eksportere de nødvendige matrisene som skal til for at Fedem skal kunne utføre dynamiske analyser. For å teste ytelsen til programtillegget, har en CMS-modellreduksjon av identiske modeller blitt utført i både ANSYS og Fedem, og de resulterende matrisene er blitt sammenliknet.

Resultatene viser at de fulle massematrisene fra begge systemer er så godt som identiske. Det viser seg imidlertid at de reduserte massematrisene kun i liten grad er like, med 10% til 15% forskjell fra Fedems referansematrise. De utregnede gravitasjonsvektorene viser svært varierende likhet til referansen fra Fedem; fra å være tilnærmet identiske, til å være 36.5% forskjellige i tilfellet med størst forskjell.

Ettersom et problem med partisjonering av ANSYS-matriser har blitt oppdaget, og siden dette antas å være en årsak til de varierende resultatene, er det for tidlig å fastslå nøyaktigheten man kan oppnå ved å bruke programtillegget. Ytterligere testing med bruk av et større utvalg test-modeller og element-typer, samt å rette opp i matrise-partisjonerings-problemet er nødvendig. Til tross for varierende resultater ved testing, har ModRed-programtillegget vist seg å være en verdifull metode som det er lett å ta i bruk for å utvide Fedems muligheter for analyse.

When performing dynamic analyses, model reduction is a method used that will reduce the computational cost and storage requirements in finite element analysis programs. The dynamic analysis software Fedem uses the same model reduction techniques as the finite element analysis software ANSYS. As ANSYS has a wider range of element types available for analyses, Fedem would benefit from utilizing this when performing dynamic analyses.

To enable this integration between Fedem and ANSYS, the ANSYS ACT extension "ModRed" has been developed. It offers the possibility of calculating and exporting the matrices needed by Fedem for performing dynamic analyses. In order to test performance of the extension, CMS model reduction of the same models has been performed in both ANSYS and Fedem for investigating the equality of the resulting matrices.

The results show that the full mass matrices of both systems are nearly identical, but the reduced mass matrices show poor similarity, with 10% to 15% difference from the Fedem reference matrix. The calculated gravity vectors give very varied equality to the used Fedem reference; from being close to identical to having a 36.5 % difference in the worse test case.

As an issue in partitioning ANSYS matrices has been discovered, and since this issue is believed to be a cause for the varied results, it is too early to make a conclusion on the accuracy acquired from the extension. More testing using a wider range of test models and element types, as well as resolving the issue of matrix partitioning is needed. Despite varying results in testing, the ModRed extension has proven to be a valuable and easy-to-use method for enhancing the analysis capabilities of Fedem.