大規模弾性解析#

構造解析ソフトウェア　Advance/FrontSTR 事例
大規模固有値解析

キーワード#

並列実行,機械

解析対象#

東京大学情報基盤センター様のHA8000クラスタシステム（T2K）上における大規模弾性解析の実績があります。解析対象は下図の背景にある機械部品で、使用したメッシュ規模を以下に示します。

表 1　メッシュ規模#

要素タイプ	四面体1次
メッシュ細分化	2回
要素数	約3億（286,285,568）
節点数	約5千万（51,336,960）

実行コア数を変えて、計測した並列実行性能を下図に示します。計測上限の128プロセッサー／512コアにおいても92%の高い並列化効率を維持しています。

図1 大規模弾性解析

リファイナーを利用した超大規模解析#

解析の手順#

2億に近いメッシュ数となると、データのハンドリングだけでも結構やっかいな問題です。そこで、特に大規模解析の場合には、小規模での条件チェックが必須です。ここでは、リファインなしのケースである程度の結果の妥当性を確認し、その後にリファイナーを利用した詳細解析を実施しました。

このような利用方法は、Advance/FrontSTRおよびAdvance/REVOCAP固有の機能であり、リファインなしのケースで妥当な解を得ることができれば、リファインについては、入力データを1行変更するのみで解析できます。ただし、このときには、どのような処理時間で計算が終わるか否かの情報を持っておくべきです。参考値として、1回のリファインで、おおよそもとのデータの16倍の計算時間を要します。

解析条件#

機械部品を解析対象として、4面体2次要素を用いた静応力解析を行いました。

解析は、財団法人計算科学振興財団の計算機で行いました。この計算機の仕様は、ブレードサーバ「PRIMERGY BX922 S2」208ノードによる、理論ピーク性能22テラフロップスのPCクラスタ型スーパーコンピュータを中核としたシステムとなります。ノード間は高速インターコネクトである「InfiniBand（インフィニバンド）QDR」で接続され、高性能な並列計算環境を実現しています(*1)。

(*1) 計算科学振興財団,”FOCUSスパコンの利用について”, (2011.4.26) http://www.j-focus.or.jp/spacon/about_spacon.pdf

表2　リファイナーの基本性能#

構成式	リファインなし	リファイン1回	リファイン2回
要素数	684,807	5,478,456	43,827,648
節点数	1,008,911	7,707,758	60,089,084
自由度	3,026,733	23,123,274	180,267,252

解析結果#

解析結果については、リファインがない場合には応力集中が明確に現れませんでした。しかし、リファイン2回を行ったケースでは、応力集中が明確に現れました。(*2)

図2　リファインなしの解析結果

図3　リファイン2回の解析結果

表3　超大規模計算の処理時間#

項目	リファイン1回	リファイン2回
自由度	23,123,274	180,267,252
100CPU	22分	345分
1100CPU	4分	36分

(*2) アドバンスソフト, “Advance/FrontFlow/red, Advance/FrontSTRのご紹介”, 第32回関西CAE懇話会(2011.5)

図4　超大規模計算の並列性能