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[航空航天] 显式分析的稳定时间增量

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发表于 2013-12-5 21:00:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 北京
本帖最后由 wufan3924 于 2013-12-6 11:19 编辑

最近在做显式分析的时候,一直苦恼于稳定时间增量太小导致计算时间太长。所以对稳定时间增量做了一个简单的总结。欢迎大家讨论。

首先,显式计算适合于粗糙的问题(粗糙简单的可以理解为复杂接触,非线性很强,不连续等等),但是稳定时间增量一直是一个大问题。这里研究了一下各种因素的影响。并提了一些提高方法。
1、网格的影响

刚体不影响显式分析的稳定时间增量,所以如果可以的话(不影响计算结果),可以把网格很细的部分定义为刚体——如果这部分的变形不是很重要,
而重点考察的是动态效应的话(考察动态效应的时候采用质量放大需要谨慎)

但是并不是说加了刚体约束的部件网格不影响计算速度,刚体的网格越多,计算速度越慢。

如下图所示,三个均是刚体,前两个是变形体加了rigid body约束,后一个是解析刚性表面。
左边的两个都加了刚体约束,但是计算速度还是相差了10倍,但是稳定时间增量没有变化,因为刚体约束后这个部分就不影响稳定时间增量了。


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发表于 2015-6-18 14:39:55 | 显示全部楼层 来自 广东云浮
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我的一个模型,筒形件拉深,用真实时间成本太大了。只能用虚拟速度,即比实际拉深速度快100倍。dynaform里面的拉深速度就是用的虚拟速度,是实际的1000倍。
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 楼主| 发表于 2014-1-7 17:04:54 | 显示全部楼层 来自 北京
谢谢zsq-w斑竹,第一个积分,也谢谢huayuhuafei

点评

很好的原创和总结,赞  发表于 2014-1-7 17:07
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 楼主| 发表于 2013-12-5 21:11:08 | 显示全部楼层 来自 北京
本帖最后由 wufan3924 于 2013-12-5 21:12 编辑

4、cpu数目影响速度的原因

理论上,cpu数目和计算速度成正比,但是,因为多个cpu之间有数据交互,会消耗一定的计算成本,
这个在隐式计算中尤其严重,隐式计算是在解一个整体的方程,节点之间有耦合,所以数据交互频繁,不适合用多个cpu。

而显式计算则不同,是解耦的方程,而且显式计算中是一块一块(block)来计算的,
这个如果写子程序的话应该会理解的更好,显式子程序每次调用一个block而不是一个单元。
块和块之间有少量的数据交互,所以显式计算适合用多个cpu。

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 楼主| 发表于 2013-12-5 21:01:17 | 显示全部楼层 来自 北京

2、材料的影响

显式计算的稳定时间增量和网格尺寸成正比,和密度的开方成正比,和模量的开方成反比,即dt=l/sqrt(E/density)。
上面的公式是提高稳定时间增量的几个常见方法的基础。比如质量放大,提高网格质量(使之尽量均匀以提高最小网格尺寸)

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 楼主| 发表于 2013-12-5 21:02:56 | 显示全部楼层 来自 北京
本帖最后由 wufan3924 于 2013-12-5 21:04 编辑

3、cpu数目的影响

多个cpu对隐式计算效果不大,对显式效果明显,成比例增加,但是如果网格数较少时,多个cpu用处不大。一般cpus选用原则:网格数几百时,可以选2个,基本上是1个cpu的两倍。几千时,自己尝试,4,8,等等,总之,网格数越多,多cpu越有效率
1个cpu,钢珠是刚体,弹簧片部分刚体,2分钟增量步94525

接下来的图是用了4个cpu后的,速度增加了不到1倍

最后是用了2个cpu的,和4个的效果差不多

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发表于 2014-1-7 09:37:38 | 显示全部楼层 来自 新加坡
谢谢分享,版主是不是应该对该工作肯定一下
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发表于 2015-6-10 14:15:13 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
那么这个稳定时间增量步大小是根据什么网格大小来确定的呢?是与求网格无关吗?谢谢
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 楼主| 发表于 2015-6-10 15:19:19 | 显示全部楼层 来自 北京
水岸柳堤 发表于 2015-6-10 14:15
那么这个稳定时间增量步大小是根据什么网格大小来确定的呢?是与求网格无关吗?谢谢 ...

稳定时间增量是最小的网格长度,除以应力波波速。
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发表于 2015-6-11 10:18:57 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
wufan3924 发表于 2015-6-10 15:19
稳定时间增量是最小的网格长度,除以应力波波速。

跟刚体球网格大小无关了呗?这个球只有网格数量影响计算时间,稳定增量步时间是根据变形体网格最小长度来决定是吧?
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 楼主| 发表于 2015-6-11 10:44:42 | 显示全部楼层 来自 北京
水岸柳堤 发表于 2015-6-11 10:18
跟刚体球网格大小无关了呗?这个球只有网格数量影响计算时间,稳定增量步时间是根据变形体网格最小长度来 ...

嗯,是的,刚体不影响稳定时间增量。
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发表于 2015-6-11 11:41:58 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
wufan3924 发表于 2015-6-11 10:44
嗯,是的,刚体不影响稳定时间增量。

谢谢啊!
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发表于 2015-6-18 08:44:48 | 显示全部楼层 来自 广东广州
动态显示分析的时间设置应该与运算时间有关吧,是否可以适当减少分析步的时间
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 楼主| 发表于 2015-6-18 10:48:56 | 显示全部楼层 来自 北京
xsyjun 发表于 2015-6-18 08:44
动态显示分析的时间设置应该与运算时间有关吧,是否可以适当减少分析步的时间 ...

这个得看实际的情况了,动态分析的时间一般是真实的时间。
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发表于 2015-6-18 17:23:48 | 显示全部楼层 来自 山西太原
总结i的挺好的
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发表于 2015-6-18 19:55:02 | 显示全部楼层 来自 新加坡
wufan3924 发表于 2014-1-7 17:04
谢谢zsq-w斑竹,第一个积分,也谢谢huayuhuafei

wufan谈到的粗糙的问题,确实比较难搞的一类问题,也是比较容易看出模拟水准的问题。
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