ABAQUS显式计算加速

SIMULIA

最近一直在做ABAQUS的显式计算,与大多数人遇到的问题一样,模型没有问题,材料没有问题,算也能算,就是速度上不去,稳定时间增量步在10的-7次方的量级,这样的计算,即便是计算一秒钟,也需要几千个小时的运算,根本不现实。在各种地方搜索了一番信息之后,总结一下ABAQUS显式Explicit计算加速的方法。

首先先看一个稳定时间增量步的计算公式,

\[\Delta t \le f \cdot {\left( {\frac{h}{c}} \right)_{\min }}\]

其中,

: 最小的单元尺寸;

: 应力波波速;

: 缩放稳定系数;

应力波的波速可以根据下面的公式计算,

\[c = \sqrt {\frac{E}{\rho }} \]

其中,

: 弹性模量;

ρ : 密度;

显然,要提高稳定时间增量步只能从弹性模量,密度,最小单元尺寸和缩放稳定系数入手,缩放稳定系数 一般为0.9,这个基本不需要调整,否则会影响结果的稳定性。增大单元尺寸,不仅能够提高稳定时间增量步而且还能够减少模型整体的计算量,但是如果模型形状比较复杂,增大网格尺寸会导致计算结果不准确。材料的弹性模量基本上是固定的,调整弹性模量也会影响准确性,因此只能选择控制材料的密度。但是人为的调整材料密度同样会导致模型计算问题,所以需要ABAQUS来帮助调整,就是Mass scaling选项。

ABAQUS Mass scaling

ABAQUS Mass scaling

Mass scaling会自动调整模型中部分材料的质量来加速模型的运算,对于拟静力分析的率无关材料(rate independent),缩放质量基本上不会引入过大的误差,而且可以通过减少计算时间来加速计算,需要保证的是模型的动能应该远小于模型的内能。但是对于率相关材料(rate dependent)和动力模型,质量缩放可以添加到模型的非关注区域,并且不能显著的影响模型总体质量,对于关注区域,只能少量增加质量。

其他的方法并不能增加稳定时间增量步,但是可以加速计算,比如使用并行计算,虽然使用多个CPU核心可以提高速度,但是并不是CPU核心越多越好,CPU核心之间的数据交换同样会拖慢计算的速度,比如模型才几百个单元,却使用几十个CPU并行计算,计算时间明显比单个CPU计算时间要长很多。另外需要注意约束的问题,过多的约束会降低Explicit计算效率,不论TIE, COUPLING, MPC 还是 CONNECTORS都是如此,过多的约束还会导致ABAQUS不能并行计算,报错 “The requested number of domains cannot be created due to restrictions in domain decomposition”, 此时需要从新考虑调整约束提高计算效率。

2条评论

  1. 刘宗成   •  

    好文!感谢分享

  2. wgj   •  

    不知道站主有做过滞回曲线自动分环,自动对分环求面积的软件吗?我搜了以下站内,貌似只有提取滞回曲线的软件。

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