Selasa, 28 Januari 2020

library solver PARDISO pada FE CalculX

mendapatkan informasi laporan dari forum pengguna CalculiX di Yahoo Group beberapa tahun yg lalu yg dibuat compile statically dan dipublish untuk CalculiX versi 2.12 (j.p-baeza@orange.fr) penggunaan pilihan solver PARDISO dikenal lebih stabil & cepat karena jenis direct bukan iterative, mendukung multi-core serta dapat memanfaatkan hardsik jika menyelesaikan jumlah persaaman yg sangat besar dibatasi oleh kapasitas memory (out-of-core capabilities). solver library PARDISO banyak digunakan FE komersil seperti Robot SA, RAM Concept, NISA, TNO DIANA, COMSOL, mungkin lainnya juga, sedangkan SAP2000/ETABS & MSC Nastran menggunakan solver library TAUCS.

untuk versi tebaru 2.16 belum ada updates darinya, namun secara official distribusi untuk windows (R. Brzegowy) diberikan pilihan solver tersebut walau secara dynamically linking, dengan artian pengguna perlu menyediakan file library tersebut pada folder yg sama.

untuk penggunaan CalculiX versi 2.16 pengguna perlu mendownload dari webs Intel langsung di sini yg mana sebelunya perlu registrasi terlebih dahulu, lalu ikuti untuk melakukan proses instalasi. cukup besar sekitar 2Giga kebutuhan ruang hardisk yg diperlukan, dapat dihapus/uninstall jika sudah menyalin beberapa file library yg dibutuhkan.

adapun file library yg dibutuhkan berada pada folder instalasi:

...\windows\redist\intel64_win\mkl
...\windows\redist\intel64_win\compiler
...\windows\mkl\lib\intel64_win

seperti tampilan berikut, cukup salin dan tempatkan pada folder CalculiX bawaan official website distribusi windows.

berikut contoh tampilan jika telah berhasil running,

solver jenis iterative scaling diketahui lebih cepat dan mampu menyelesaikan lebih banyak persamaan dibanding jenis direct, beberapa developer software FE juga menyampaikan solver iterative lebih sedikit kebutuhan memory. walau dikenal cukup hebat solver library PARDISO, merujuk tulisan paper dari Fialko (2015) dapat gagal saat read/write di hardsik akibat tahap switch ketika memory tidak mencukupi. sehingga sebaiknya menggunakan hard drive jenis Solid State (SSD) dan juga motherboard yg sudah mendukung Disk Caching biasa tersedia pada jenis PC Server. pengguna CalculiX disarankan tetap menyimpan beberapa solver library yg sudah ada (Spooles, Iterative, Pardiso) untuk kemudahan pergantian antisipasi kegagalan suatu solver. mengenai solver library yg lain belum sya dapat adalah untuk TAUCS, ada perorangan yg sudah berhasil compile namun untuk OS Mac.

(sumber: Dhondt, 2019)
.

**updates untuk Intel MKL versi 2020.4 dan CalculiX versi 2.17 ada tambahan file AVX2 untuk optimalisasi processor Intel 4th Gen (Haswell) keatas.

untuk pengguna processor AMD dengan solver Pardiso & PaStiX perlu setting optimalisasi sebagai berikut,

solver PaStiX dengan GPU NVidia dikenal lebih cepat sekitar empat sampai delapan kali solver Intel MKL Pardiso, namun perlu beberapa perhatian terhadap kompitabilitas CalculiX diantaranya adalah features Mortar Contact serta expanded element beams dan shell karena adanya penerapan multi point constraints. sebaiknya dilakukan test pda model lebih kecil dan sederhana terlebih dahulu untuk membandingkan waktu penyelesaian dan hasil dari beberapa solver yg digunakan.

modeling object 3d dengan metode extrusion

terdengar seperti biasa pada umunya software CAD yg sudah mampu direct modeling, dimana user membuat base profile terlebih dahulu pada mode sketch kemudian dilakukan extrude ketebalan atau ketinggian tetentu, dapat juga rotasi atau mengikuti path. namun kali ini sya melakukan sesuatu yg mungkin agak sedikit berbeda pada software CAD/CAE SALOME. extrusion diawali dengan satu titik atau point, garis lalu bidang dengan ketebalan. modifikasi lain yg dipakai adalah move/translate, boolean operasi fuse dan fillet, dibuat parametric modeling juga dengan feature NoteBook.

object 3d dari kolom profile IWF sudah jadi dibuat, untuk membuat object serupa dengan dimensi, ketebalan dan radius takikan yg berbeda hanya cukup dengan merubah data pada Notebook lalu tekan update study. penambahan object lain seperti baseplate beserta lubang baut, lajur wedge model las, cap plate atau gusset/end plate, bidang pengiris untuk tujuan partisi hexa juga terlihat cukup mudah dengan titik acuan dan jarak relative object yg telah dibuat sebelumnya.

penentuan group untuk kondisi batas (beban & tumpuan, bidang kontak), permukaan dasar untuk meshing dominasi hexa, partisi object untuk meshing full hexa dan lainnya juga dapat ditentukan dalam tahap ini sehingga nantinya akan dilakukan update keseluruhan secara otomatis.

hasil mesh dominasi hexa dengan metode extrusion tersebut masih kurang baik kualitasnya terhadap tinjauan aspect ratio 3d, sebaiknya perlu dibuat quadratic terlebih dahulu dengan cara klik kanan hasil objec mesh.

dicoba contoh sederhana digunakan elemen jenis linear (Hexa C3D8 & Wedge C3D6), diterapkan beban dan tumpuan, jenis analisa statis linear FE solver CALCULIX dengan library PARDISO spek komputer laptop kelas untuk office biasa C2D P8600@2.4GHz dan 3Giga ram, belum PC Desktop yg spek tinggi. untuk model analisa tersebut mempunyai 59976 equations hanya membutuh sekitar beberapa detik saja untuk menyelesaikannya.

software SALOME CAD/CAE saat ini yaitu versi 9.3 atau 9.4 sudah ditambahkannya modul baru yaitu SHAPER untuk tujuan parametric design, lebih fleksibel dan mudah kerena menggunakan geometric constraint pada mode sketch bidang yg ditinjau, penggambaran juga ditampilkan langsung secara visual. perubahan parameter cukup dengan klik ganda pada dimensi constraint object, sehingga dapat memodelkan object 3d yg lebih kompleks.

** catatan:
ada yg terlewat saat melakukan extrusion garis flens dengan ketebalan, seharusnya dilakukan satu persatu dan sisi atas penebalan pada posisi arah kedalam sehingga penggeseran object tersebut tidak perlu dilakukan kecuali object webs yg perlu diposisikan pada tengah.

hubungan sisi tepi sejajar pada element shell continuum

sebelumnya telah diberikan contoh dan hasil penghubungan antara dua buah element shell continuum (S8, CalculiX) terhadap sisi yg saling tegak lurusnya, saat ini dicoba pada sisi sejajar dan diterapkan beban lentur & tarik.