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Marc, Mentat

Allgemeines Finite-Elemente-Programm zur Berechnung von nichtlinearen strukturmechanischen Problemen, Wärmeausbreitung, Strömungen und elektrische Felder sowie Multiphysics-Anwendungen wie Wärme-Struktur-Kopplung und Fluid-Struktur-Kopplung.

aktuelle Version: 2011

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Marc, Mentat

Marc ist ein allgemein einsetzbares Finite-Elemente-Programm für lineare, aber insbesondere für nichtlineare Analysen von Problemen der Strukturmechanik, Wärmeausbreitung, elektrische Felder und Strömungen. Darüberhinaus sind multiphysikalische Berechnungen, wie Wärme-Struktur-Kopplung oder Fluid-Struktur-Kopplung, möglich.

Mentat ist die Entwicklungsumgebung für Marc-Modelle und ermöglicht die Modellierung und Vernetzung bzw. das Postprozessing der Ergebnisse von Marc-Berechnungen.

Beide Programme sind zentral am SCC auf dem Institutscluster installiert. Große Probleme können daher auf dem Cluster parallelisiert abgearbeitet werden. Dazu werden die Gitternetze in Bereiche zerlegt, was in Mentat durchgeführt werden kann oder automatisch während der Berechnung mit Marc automatisch. Jeder Bereich wird von einem Prozessor bearbeitet.

Marc/Mentat gibt es für alle gängigen Unix-/Linux-Systeme und auch für Windows und steht interessierten Instituten zur lokalen Installation zur Verfügung.

Kurze Übersicht über Marc

  • 1D-, 2D-, 3D- und axialsymmetrische Elemente (ca. 100 Elementtypen)
  • über 40 Materialmodelle
  • Randbedingungen, die zeit- und temperaturabhängig sein können; Kontaktverhalten
  • Problembereiche
    • linear elastisch
    • nichtlinear (geometrisch und physikalisch)
    • Bruchmechanik
    • Dynamik
    • Wärmeausbreitung
    • thermomechanisch
    • Fluid-Struktur
    • Substrukturtechnik
    • Joule Heizung
  • Prä- und Postprozessing mit Mentat und Patran.

Marc/Mentat Kurzanleitung

Inhalt

1. Mentat

2. Marc

3. Marc auf dem Linux-Clustern HP XC3000 und dem Institutscluster

4. Dokumentation und Beispiele

  

1. Mentat

Mentat ist die grafisch-interaktive Entwicklungsumgebung für Marc. Hier werden Geometrien importiert oder modelliert und anschliessend vernetzt. Anschliessend kann der Job konfiguriert und der Solver parametrisiert werden, um dann entweder direkt aus einem Menü heraus oder separat gestartet zu werden. Im zweiten Fall muss die Marc-Eingabedatei generiert werden. Die Ergebnisdatei wird anschliessend eingelesen und die Ergebnisse grafisch dargestellt.

Mentat wird im einfachsten Fall aufgerufen, in dem man

mentat [weitere Optionen]

eingibt. Einige nützliche Optionen sind 

 

 -help  gibt alle gültige Optionen den Kommandos aus
 -lf Dateiname  Name des Mentat Logfiles; Def.: mentat.log
 -rf Dateiname  Name der Mentat Protokolldatei; Def.: mentat.proc
 -ogl

 nutzt die OpenGL Grafikbibliothek

 

 

Wichtige Dateien, die Mentat einliest bzw. erzeugt sind

 

id.mud bzw. id.mfd

Modelldateien (binär bzw. ASCII), die von Mentat erzeugt werden, wenn eine Mentat-Sitzung gesichert wird: FILES --> SAVE oder FILES --> SAVE AS. Diese Dateien können wieder eingelesen werden.

id.dat  Eingabedatei für Marc; diese wird über FILES --> MARC INPUT FILE --> WRITE erzeugt und kann über FILES --> MARC INPUT FILE --> READ wieder eingelesen werden.
mentat.log  Protokolliert die Eingabe
mentat.proc  Setzt die Eingabe in Mentat-Kommandos um. Diese Datei kann von Mentat eingelesen und ausgeführt werden: UTILS --> PROCEDURE --> EXECUTE

 

 

Domänenzerlegung

Marc arbeitet parallelisiert mit der Domain Decomposition Method (DDM), der die Zerlegung des Modells in einzelne Bereiche zugrunde liegt. Diese Zerlegung kann in Mentat durchgeführt werden, nachdem das Modell fertiggestellt worden ist und im JOBS Menü die Analyse, Elementtypen etc. festgelegt worden sind. Der USER Domains Button öffnet ein Menü, in dem die Anzahl der Bereiche festgelegt werden können, in dem man die folgenden Buttons betätigt und ggf. die notwendige Eingaben im Kommandofenster des Mentat-Menüs macht:

METHOD --> Zerlegungsstrategie festlegen; standardmäßig ist hier das Metis-Verfahren voreingestellt
GENERATE! --> Anzahl der Domänen eingeben
ID DOMAINS -->
die Zerlegung wird im Modell angezeigt

Der RUN Button öffnet das RUN JOB Menü, in dem Solver Spezifikationen gesetzt werden. Dort wird auch nochmals eine Information über die Zerlegung angezeigt. Hier sollte nochmal die Domänenzerlegung festgelegt werden. Dazu klickt man auf den Parallelization Button:

USE DDM --> aktiviert die DDM Methode

Decomposition in Marc --> der Zerlegungvorgang wird von Marc erledigt und es wird eine Eingabedatei id.dat erzeugt
Decomposition in Mentat --> der Zerlegungsvorgang wird von Mentat erledigt und es wird wahlweise eine Eingabedatei id.dat erzeugt oder für jede einzelne Domäne zusätzlich eine Eingabedatei erzeugt. Man erhält dann n+1 Dateien:

id.dat, 1id.dat, 2id.dat, ...., nid.dat

die von den einzelnen Prozessoren eingelesen werden. Entsprechend erzeugt Marc aus jeder Domain Ausgabedateien, Log-Dateien und Ergebnisdateien:

id.out, 1id.out, 2 id.out, ....
id.log, 1id.log, 2 id.log, ....
id.t16, 1id.t16, 2 id.t16, ....

Die Ergebnisdateien (.t16) werden von Mentat zum Postprozessing eingelesen (im RESULTS Menü). Aktiviert man im RUN JOB Menü den Button SINGLE POST FILE, so werden die einzelnen domänenbezogenen Postfiles zu einer gesamten Ergebnisdatei id.t16 zusammengefasst und erleichtert damit die Handhabung.

Außerdem sollte speziell für die SCC-Cluster Parallelization Environment --> Network gewählt werden.

 

2. Marc

Marc wird am einfachsten aufgerufen, in dem man

  run_marc -jid job-id [weitere Optionen]

eingibt. job-id  ist der erste Namensbestandteil der Eingabedatei job-id.dat.

Weitere wichtige Optionen sind

 

 -prog uid das Executable uid.exe, das in einem vorherigen Lauf erzeugt und gesichert wurde, wird gestartet (und nicht marc)
 -rid rname Restart-Lauf, der auf das Ergebnis eines Vorgänger-Jobs mit der Job-Id rname aufsetzt. Es muß die Datei rname.t08 vorhanden sein. *)
-nprocd n  Anzahl der Prozessoren bei DDM und multiplen Eingabedateien 
-nprocds n  Anzahl der Domänen für DDM bei einer einzelnen Eingabedatei 
-sdir dirname Verzeichnis für Scratchdateien; Def.: Arbeitsverzeichnis

 

Eine vollständige Liste aller Optionen findet man in Marc Volume A: Theory and User Information.

*) Die Datei rname.t08 wird erzeugt

  1. in dem in Mentat über die Menüfolge JOBS --> Properties --> JOB PARAMETERS --> RESTART die Erzeugung einer Restart-Datei angefordert wird.
  2. in der Marc-Eingabedatei rname.dat die Anweisung RESTART mit entsprechenden Parametern steht (s. dazu MSC.Marc Volume C: Program Input).

Wichtige Dateien, die Marc liest oder erzeugt sind

 

id.dat Eingabedatei
id.out  Ausgabedatei mit Informationen über den Jobverlauf und Druckausgabe der Ergebnisse (auf besondere Anforderung) 
id.log  Logfile 
rid.t08  Restartdatei 
id.sts  Report über den Verlauf der Analyse 
id.t16  Ausgabedatei für Postprocessing (binär)
id.t19 

Ausgabedatei für Postprocessing (ASCII) 

 

Eine komplette Liste aller Dateien findet man  in MSC.Marc Volume A: Theory and User Information.

 

3. Marc auf dem Linux-Clustern HP XC3000 und dem Institutscluster

Auf den Linux-Clustern werden Jobs, die ressourcenintensiv sind, da sie großen Hauptspeicher, lange CPU-Zeiten und/oder viele CPUs benötigen, um effektiv abzulaufen, über ein Job Management System (JMS) verwaltet, welches diese Ressourcen diesem Job exklusiv zuordnet und über ein Batchsystem startet, wenn diese Ressourcen zur Verfügung stehen. Um sowohl das JMS als auch Marc zu starten, steht ein Submit-Kommando zur Verfügung, welches beide miteinander kombiniert.

marcjob -j JOBNAME -t TIME -m MEMORY [-c CLASS][-p PROCS][-i INPUT][-e SCRATCHDIR][-T TIME][-u USERSUB][-r RESTART][-s STRING]

Die Optionen in den eckigen Klammer sind optional. Die Bedeutung ist folgende:

-j JOBNAME  Job-Id des Marc-Jobs
-t TIME CPU-Zeit (in Minuten)
-m MEMORY  Hauptspeicherbedarf (in MByte) 
-c CLASS  p für Production
d für Development 
-p PROCS   Anzahl der Tasks (Domänen) 
-i INPUT  falls p>1: m für multiple Eingabedateien
               s  für eine einzelne Eingabedatei 
-e SCRATCHDIR  Filesystem für Scratchdateien: '$TMP' für lokales Filesystem (Default)
                                             '$WORK' Parallelfilesystem
-T TIME  Realzeit (Default: 1.1*CPU-Zeit) 
-u USERSUB  Name einer Usersubroutine 
-r  RESTART Name einer Restartdatei 
-s STRING  in " " eingeschlossene  Zeichenkette, die weitere Optionen von run_marc enthalten kann, z.B. "-prog uid.exe"

Genauere Informationen zum JMS, Obergrenzen von Ressourcen und zu den Filesystemen findet man u.a. in den User Guides zu den Linux-Clustern.

Das JMS erzeugt 2 weitere Dateien Job_nnnn.out und Job_nnnn.err, wobei Job_nnnn eine eindeutige Job-Id ist. Hier findet man weitere Informationen über den Jobverlauf.

4. Dokumentation und Beispiele

Dokumentation und Beispiele liegen in den Installationsverzeichnissen von MSC.Mentat und MSC.Marc

 

in $DIR/mentat2010/doc  Marc Volume A: Theory and User Information
Marc Volume B:  Element Library
Marc Volume C: Program Input
Marc Volume D: User Suboutines and Special Routines
Marc Volume E: Demonstration Problems
Marc and Mentat 2010 Release Guide
Marc Mentat Help Reference
in $DIR/mentat2010/doc/metis  Beschreibung von Metis 
in $DIR/mentat2010/examples/marc_ug   Marc 2010 User's Guide und proc-Files mit Beispielen zu den einzelnen Kapiteln
 
in $DIR/mentat2010/examples/training  Mentat-Sitzung als Video
Marc Introductory Course
Marc Advanced Course
Marc Experimental Elastomer Analysis  
in $DIR/marc2010/demo*  viele Eingabedateien zu den Demonstrationsbeispielen  

 

 

$DIR bezeichnet das Installationsverzeichnis von Marc/Mentat. Speziell auf dem HP XC4000-Clustern ist $DIR=/software/ssck/marc und auf dem HP XC3000 und dem Institutscluster $DIR=/software/all/marc .