[常見問題1-16]

使用 ABAQUS 軟件進(jìn)行有限元分析時，如何縮短計算時間?

[解 答]

提高求解精度和縮短計算時間是有限元分析的兩個重要目標(biāo)，而這二者又是互相矛盾的縮短計算時間往往要以犧牲計算精度作為代價。如何根據(jù)不同的問題類型和求解要求建立最合理的模型，用盡量短的計算時間得到足夠精確的結(jié)果，是有限元分析過程中的一個重要問題。影響分析時間的主要因素包括下列幾個方面。

1）分析類型：二維平面應(yīng)力、平面應(yīng)變和軸對稱問題要比三維問題的模型規(guī)模小得多，如果所分析的問題符合二維模型的特征，就沒有必要建立三維模型。《實(shí)例詳解》中的很多實(shí)例都使用了二維模型，讀者可以仔細(xì)思考一下在什么情況下可以選擇二維模型。

另外，非線性問題比線性問題迭代收斂難度大，如果在模型中定義了接觸、幾何非線性、彈塑性材料等非線性參數(shù)，計算時間也會大大增加。

2) 網(wǎng)格密度:網(wǎng)格越細(xì)化，單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)目就越多，計算時間也就越長。

3) 單元類型:對于同樣的網(wǎng)格，二次單元 (例如 C3D20R)·比線性單元(例如C3D8R)增加了很多內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，因此計算時間會大大增加。完全分單元(例如 C3D8和非協(xié)調(diào)單元(例如 C3D8) 的分點(diǎn)比減分單元(如 CD8R)多，計算時間對更長一些。

4) 接觸的定義:接觸面上的節(jié)點(diǎn)越多，計算時間就越長。有限滑移接觸算法 (finite

sliding)比小滑移接觸算法 (small sliding) 計算量大，計算時間也更長。

5)分析步時間、增量步和代步:在靜力分析中，分析步時間沒有實(shí)際的物理含義計算時間取決于迭代步和增量步的數(shù)量。問題越復(fù)雜，收斂難度越大，增量步長就越小，需要的迭代次數(shù)也就越多，計算時間就會越長。

在動力分析中，分析步時間對應(yīng)實(shí)際的物理時間，分析步時間越長，則求解時間越長。般情況下，在 ABAOUS/Explicit 分析中都只定義很短的分析步時間 (例如0.02 s)否則可能計算時間過長。

另外，影響 ABAQUS/Explicit 分析時間的關(guān)鍵因素是穩(wěn)定極限值，它取決于最小單元尺寸、材料性質(zhì)、材料密度、單元類型等因素，詳見本書第 15.4.2 節(jié)“ABAQUS/Explicit 分析的增量步長”。

6) 計算機(jī)的性能:增大內(nèi)存可以大大縮短 ABAQUS/Standard 分析的計算時間，而對ABAQUS/Explicit 分析影響不大。提高CPU 的主頻、使用多 CPU 或并行計算對于加快ABAQUS/Standard 和 ABAOUS/Explicit 的分析速度都很有效。

[常見問題 1-17]

提交分析作業(yè)后，在 Windows 任務(wù)管理器中看到分析作業(yè)正在運(yùn)行，但 CPU 的使用率很低，好像沒有在執(zhí)行任何工作任務(wù)，而硬盤的使用率卻很高，這是什么原因?

[解 答]

正常情況下，分析計算過程中的 CPU 的占用率是比較高的，內(nèi)存的使用量也比較大而不會出現(xiàn)長時間的硬盤讀寫。出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，很可能是模型中存在錯誤，ABAQUS 正在把關(guān)于各個單元或節(jié)點(diǎn)的錯誤信息或警告信息寫人 DAT 文件或 MSG 文件。例如，如果沒有為單元賦予截面屬性，ABAOUS 就會把每個單元的相關(guān)錯誤信息都寫人 DAT 文件，如果模型非常龐大，單元數(shù)目巨大，就會出現(xiàn)長時間寫人硬盤的現(xiàn)象。

如果在分析過程中出現(xiàn)上述現(xiàn)象，應(yīng)立刻查看 DAT 文件、MSG 文件和STA 文件中的錯誤信息或警告信息，如果發(fā)現(xiàn)問題，則應(yīng)中止當(dāng)前的分析，改正模型中的錯誤，然后再提交分析作業(yè)。