请问如何加快EXCITE中EHD2的仿真计算速度？

tomas

请问如何加快EXCITE中EHD2的仿真计算速度？
我用EXCITE做16缸V型机的曲轴动力学计算，主轴承用NONL的话，用时一个半小时就算完。如换用EHD2轴承的话，主轴承孔的有限元网格是5×48的，EHD Mesh Size我设成了21×144。Oil Supply中我在上轴瓦上设了一个油槽、三个油孔，在轴颈上又设了两个油孔。仿真条件的设置是步长为0.0625，最小步长为0.015625，最大步长0.5，详见附图。
算了一天一夜，才算了12%，请问怎么才能在保证足够精度的条件下加快计算速度呢？
摘录一段计算过程中的输出log文件，如下，总是出现许多的“no convergency”和“SOLVX1 Accuracy not reached”的提示。
请大家指点，谢谢！

“ $ SOLVX1 Accuracy not reached: 2@ (2@到17@是连杆)      -> 0.1159442E-07/0.3968174E-03/0.6154306E-05
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 1@ (机体)      -> 0.1707788E-08/0.000000/0.1438554E-03
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 3@       -> 0.7633430E-07/0.2897719E-02/0.2037208E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 4@       -> 0.2099088E-08/0.1056754E-03/0.2224167E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 7@       -> 0.4977072E-07/0.2229783E-03/0.5339735E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 8@       -> 0.1554612E-06/0.1987140E-01/0.1804946E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 9@       -> 0.3315406E-06/0.4829111E-02/0.1140174E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 10@      -> 0.5705560E-07/0.3364533E-03/0.9552301E-05
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 11@      -> 0.3408363E-07/0.1192074E-02/0.2392534E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 12@      -> 0.1473429E-07/0.2125227E-03/0.1281491E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 13@      -> 0.3587075E-07/0.1156163E-01/0.7800891E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 14@      -> 0.3133162E-07/0.7848833E-03/0.5005709E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 17@      -> 0.2484980E-07/0.2008305E-03/0.1808609E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 71@ (曲轴)     -> 0.1284565E-09/0.4198221E-03/0.4077079E-05
$ SOLV New Jacobians
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 2@       -> 0.1159442E-07/0.3968174E-03/0.6154299E-05
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 1@       -> 0.1709418E-08/0.000000/0.1439928E-03
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 3@       -> 0.7633429E-07/0.2897719E-02/0.2037221E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 4@       -> 0.2099088E-08/0.1056754E-03/0.2224162E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 7@       -> 0.4977072E-07/0.2229783E-03/0.5339739E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 8@       -> 0.1554612E-06/0.1987140E-01/0.1804949E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 9@       -> 0.3315406E-06/0.4829111E-02/0.1140189E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 10@      -> 0.5705560E-07/0.3364533E-03/0.9552272E-05
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 11@      -> 0.3408362E-07/0.1192074E-02/0.2392493E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 12@      -> 0.1473430E-07/0.2125227E-03/0.1281551E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 13@      -> 0.3587075E-07/0.1156163E-01/0.7800897E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 14@      -> 0.3133162E-07/0.7848833E-03/0.5005709E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 17@      -> 0.2484980E-07/0.2008305E-03/0.1808606E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 71@      -> 0.1285525E-09/0.4201301E-03/0.4085815E-05
$ SOLV Step/Time: 5373/0.3048698E-01 s: 100/2 -> 100/4420/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/280/100/no convergency
$ SOLV Step/Time: 5374/0.3048958E-01 s: 88/2 -> 88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/0/ok
$ SOLV New Jacobians
$ SOLV Step/Time: 5375/0.3049219E-01 s: 100/2 -> 100/4420/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/280/100/no convergency
$ SOLV Step/Time: 5376/0.3049479E-01 s: 93/2 -> 93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/0/ok
$ SOLV Step/Time: 5377/0.3049740E-01 s: 77/2 -> 77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/0/ok
$ SOLV Step/Time: 5378/0.3050000E-01 s: 100/2 -> 100/2260/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/190/100/ok
$ SOLV Step/Time: 5379/0.3050260E-01 s: 90/2 -> 90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/90/0/ok
$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5381/0.3050781E-01 s: 88/2 -> 88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/0/ok
$ SOLV Step/Time: 5382/0.3051042E-01 s: 96/2 -> 96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/96/0/ok
$ SOLV New Jacobians
$ SOLV Step/Time: 5383/0.3051302E-01 s: 100/2 -> 100/4420/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/280/100/no convergency
$ SOLV New Jacobians
$ SOLV Step/Time: 5384/0.3051563E-01 s: 100/2 -> 100/4420/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/280/100/no convergency
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 3@       -> 0.7248993E-08/0.2073108E-03/0.1350325E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 8@       -> 0.1585360E-07/0.2222738E-02/0.2107773E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 9@       -> 0.2940497E-07/0.3999802E-03/0.1483009E-04
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$ SOLV New Jacobians
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 3@       -> 0.7248989E-08/0.2073108E-03/0.1350332E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 8@       -> 0.1585360E-07/0.2222738E-02/0.2107776E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 9@       -> 0.2940502E-07/0.3999802E-03/0.1483203E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 11@      -> 0.4163429E-08/0.1312872E-03/0.4158365E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 13@      -> 0.8596157E-08/0.1837678E-02/0.9124680E-04
$ SOLV Step/Time: 5385/0.3051823E-01 s: 100/6 -> 100/4420/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/100/280/100/no convergency
$ SOLV Step/Time: 5386/0.3052083E-01 s: 87/2 -> 87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/87/0/ok
$ SOLV Step/Time: 5387/0.3052344E-01 s: 99/2 -> 99/2259/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/189/99/0/ok
$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5389/0.3052865E-01 s: 77/2 -> 77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/77/0/ok
$ SOLV Step/Time: 5390/0.3053125E-01 s: 88/2 -> 88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/88/0/ok
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLVX1 Accuracy not reached: 13@      -> 0.4384521E-08/0.6440405E-03/0.7800371E-04
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5398/0.3055208E-01 s: 99/2 -> 99/2259/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/99/189/99/0/ok
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5403/0.3056510E-01 s: 74/2 -> 74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/74/0/ok
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$ SOLV Step/Time: 5405/0.3057031E-01 s: 98/2 -> 98/2258/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/98/188/98/0/ok
$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5408/0.3057813E-01 s: 93/2 -> 93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/93/0/ok
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$ SOLV New Jacobians
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$ SOLV Step/Time: 5411/0.3058594E-01 s: 89/2 -> 89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/89/0/ok
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$ SOLV Step/Time: 5413/0.3059115E-01 s: 84/2 -> 84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/84/0/ok
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 1@       -> 0.1328152E-08/0.000000/0.1086477E-03
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 3@       -> 0.4636535E-07/0.5909040E-03/0.1972619E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 4@       -> 0.3595821E-08/0.2015021E-03/0.2506275E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 7@       -> 0.3236218E-07/0.1658738E-03/0.9332080E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 8@       -> 0.7324250E-07/0.8177172E-02/0.2695184E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 9@       -> 0.1195266E-06/0.1366486E-02/0.1827143E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 10@      -> 0.2690950E-07/0.1221155E-03/0.6438512E-05
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 11@      -> 0.2237068E-07/0.6119952E-03/0.3117909E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 12@      -> 0.1912245E-07/0.1513047E-03/0.2000643E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 13@      -> 0.1094842E-06/0.8361369E-02/0.2287332E-04
$ SOLVX1 Accuracy not reached: 14@      -> 0.2962024E-07/0.4963857E-03/0.3675154E-04
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zhangpengwei

tomas
你好，你的模型这样求解不但慢，而且到最后还不收敛，所以你的simulation control 中的跌代精度设的太高了，这样没法求解的，你把跌代精度缩小一个数量级就可以了！分别把0.0001的改成0.001！

DrLan

所有主轴承都用EHD2来是很慢的，再说你的计算机也不好，速度不够快，内存也不够大。
你可以先用ENHD计算快速计算，找出最严重的那个轴承改用EHD2（其他保留ENHD）。这样计算就很快了，也得到你想要的东西（虽然不是全部）。

两处设定需改改（虽然小张调整收敛精度的建议不错，但有时也不管用）。

tomas

谢谢zhangpengwei、谢谢蓝博士！
这两天上不去网，没及时回复。确实，照这样硬算不行，算了有13万多秒（两天多），就不收敛退出了。当时我想是不是我的油槽、油孔设得太多了？该轴承的下轴瓦没有加工油槽、油孔，上轴瓦加工了宽度为22mm的油槽（从270度到90度），油槽中有三个14mm直径的进油孔（分别在0度、300度、60度位置）。我考虑到已设了油槽，再在这油槽里设这三个进油孔没什么意义，就在oil supply中取消了轴瓦上的三个进油孔。然后再算，经约12万秒还是出错了。
我这就按照大家的意见修改。

DrLan

“已设了油槽，再在这油槽里设这三个进油孔没什么意义，就在oil supply中取消了轴瓦上的三个进油孔。” 当孔的直径小于油槽的时候，是这样的。

tomas

谢谢蓝博士！！！！！！

tomas

向大家说一下这两天的计算情况。
6号，我把九个主轴承都改成了ENHD类型的，试算了几次。我发现如果我把收敛条件设得高的话（Angular Velocity、Structural Forces设为0.0001，EHD\HD Forces设为0.01），计算都特别慢（算了60000多秒，仍停留在0%），我就没继续算下去。如果我把收敛条件放低（Angular Velocity、Structural Forces设为0.001，EHD\HD Forces设为0.1）时，计算一两千秒就报错，报告“某某体之间的位移过大”的错误。
现在我想有两个思路，一个是不更改现有的EXCITE模型，更改收敛条件，找到一个能较快收敛的设置。另一个是把收敛条件设得很宽松（Angular Velocity、Structural Forces设为0.001，EHD\HD Forces设为0.1），EXCITE报错的话，查找原因，修改模型，把计算调通。不知我这么想对不对，请大家指教！

zhangpengwei

tomas你好，我想问一下你有没有先做NONL计算，我感觉你现在如果连NONL都计算不过去的话就应该是模型的问题了，如果nonl计算可以，然而enhd计算不成功的话，那你就可以只针对nonl的计算来进行查找原因了，nonl计算比较快。enhd计算对网格要求比较苛刻，我当初就是模型网格的问题nonl可以计算，enhd不能算，后来我重新划网格（严格）后就可以计算了。
建议先计算nonl或revo！

DrLan

你已经计算到5413步了，说明总体模型没有太大的问题。
将这5400步之前的动画和结果create results仔细看看，我估计是油膜形成越来越坏，要从变形、载荷、供油等因素来了解影响油膜厚度和油膜压力的因素，再做下一步估计。

tomas

谢谢zhangpengwei！这个EXCITE模型，原来主轴承采用NONL，连杆大端采用REVO做过计算，一个多小时就算完了。当时建机体主轴承网格的时候注意了EXCITE的要求，我感觉网格出问题的可能性不大，不过我还是应该检查一下看看，谢谢！

原帖由 zhangpengwei 于 2007-8-8 20:34 发表
tomas你好，我想问一下你有没有先做NONL计算，我感觉你现在如果连NONL都计算不过去的话就应该是模型的问题了，如果nonl计算可以，然而enhd计算不成功的话，那你就可以只针对nonl的计算来进行查找原因了，nonl计 ...

tomas

谢谢蓝博士！
仿真出错后，我去create results，则EXCITE就会出错退出，哪怕我在是simulation control中已经选上了“creat results file after each write”选项。
这几次做ENHD计算，我把仿真收敛条件设得宽松的话，计算就出错。出错的位置基本上在支撑发电机转子的三个REVO轴承上（Joint RadialSlider1_01、Joint RadialSlider3_01等等），见附图。
我考虑：
1、是不是曲轴和发电机转子之间变形不协调，导致转子的某个REVO轴承的“The relative displacement between two bodies is too large!”。发电机转子的REVO轴承的刚度阻尼一开始都是照连杆大端的REVO数值取的，我想这个值不一定合适。发电机转子轴承只承受转子的总量，并不承受气体爆发压力，那么发电机转子REVO轴承刚度取多少合适呢？有没有估算的经验公式呢？轴承的阻尼我想取10、50就够了。

2、转子左边建了两个REVO轴承，模拟联轴节的径向支撑作用，建了两个，主要是怕只有一个REVO，联轴节的从动部分会倾斜。转子的右边只建了一个REVO轴承，模拟滚柱轴承支撑，我在想转子的右侧是不是也得建两个REVO呢？

3、我又查了下资料，机油泵的供油压力为0.9MPa，轴承的进油压力为0.4到0.6MPa，这几次计算，我在EXCITE模型中填的都是0.4MPa，是不是太低了？

谢谢了！

原帖由 DrLan 于 2007-8-8 21:36 发表
你已经计算到5413步了，说明总体模型没有太大的问题。
将这5400步之前的动画和结果create results仔细看看，我估计是油膜形成越来越坏，要从变形、载荷、供油等因素来了解影响油膜厚度和油膜压力的因素，再做下 ...

tomas

正想去改机油压力，才发现ENHD里根本就没有填写机油压力的选项，EHD2里倒有，呵呵。

DrLan

1、是不是曲轴和发电机转子之间变形不协调
蓝:有可能。

那么发电机转子REVO轴承刚度取多少合适呢？有没有估算的经验公式呢？
蓝: 到底填了多大?

轴承的阻尼我想取10、50就够了。
蓝：阻尼可以这样，应该不大。

2、转子的右边只建了一个REVO轴承，模拟滚柱轴承支撑，我在想转子的右侧是不是也得建两个REVO呢？
蓝：难道你的转子只有右边有一个定子的滚动轴承？再没有其他滚动轴承了？转子左边与飞轮耦合？

3、我在EXCITE模型中填的都是0.4MPa，是不是太低了？
蓝：不低。

tomas

谢谢蓝博士！

蓝: 到底填了多大?
答：我取的发电机转子的左右三个REVO轴承的刚度大小是：
转子左边的那两个REVO轴承的刚度都一样，均为68850N/mm和6885000N/mm；
转子右边的那一个REVO轴承的刚度为左边的两倍，为137700N/mm和13770000N/mm。

刚度值我是这么估算的：
我查到了发电机转子右边滚柱轴承的一些数据：单列圆柱滚子轴承，内径130mm，外径280mm，宽度93mm，游隙是0.18到0.23mm，滚子尺寸是fai 38×62，选用13个滚子。额定静负荷是727KN，额定动负荷是1056KN。我套用了EXCITE Primer教程中的那个REVO轴承刚度的计算公式，用额定动负荷除以游隙，再乘以一个系数（1.5～3），得到刚度是13770000N/mm。和我的连杆大端的REVO轴承刚度计算值（9066000N/mm）的数量级接近，所以我就采用了。考虑到发电机转子左边是两个REVO轴承共同承担负荷，我把右边算得的刚度值除以2，设定为左面的REVO轴承刚度。我不知道这么取值对不对。

当曲轴主轴承采用NONL的时候，计算是没问题的。当曲轴主轴承采用ENHD的时候，如果仿真收敛条件设为默认值，则计算6万多秒还停留在0%；如果我把仿真收敛条件放宽（扩大10倍），则计算一两千秒就报错，基本上是报告转子最左面的那个REVO轴承的体之间距离过大，偶尔会报错说转子右面的REVO轴承的体之间距离过大，如果我把转子轴承的刚度调得很大，就会报错说一号或二号连杆大端的轴承的体之间距离过大。我试过更改这些转子REVO轴承的刚度，统一调大或调小多少倍，计算都这样出错。

蓝：难道你的转子只有右边有一个定子的滚动轴承？再没有其他滚动轴承了？转子左边与飞轮耦合？
答：如附图所示，整个发电机通过连接箱把在机体输出端的端面。连接箱里安装有联轴节，联轴节既传递扭矩，还起着支撑发电机转子的作用（具体起作用的是联轴节里主从动部分之间的一个滚珠轴承，我猜测单靠联轴节簧片怕支撑不起来这么沉的发电机转子）。发电机转子轴的后部还有一个滚柱轴承，也起着支撑转子的作用。
这样发电机转子（包括了联轴节从动部分）分别有左右两个滚动轴承支撑，转子左面的滚动轴承在EXCITE里用两个REVO轴承来模拟（如只用一个REVO的话，怕联轴节从动部分会倾斜），转子右面的滚动轴承在EXCITE里只用了一个REVO轴承来模拟。

tomas

谢谢大家的帮助！今天我检查模型，发现了一个问题。
在检查到机体有限元模型时，发现机体中的各种材料的密度的数量级都设得不对，比如钢给设成了7.8E-6吨/立方毫米，我想应该是7.8E-9吨/立方毫米才对。这让我奇怪！后来才想起来当初是因为机体等SMOT类型的缩减命令文件中有一行命令“PARAM,WTMASS,1.E-3”，相当于把密度减小了1000倍，因此机体模型的密度单位先得增加1000倍，质量单位就不是用吨，而是用公斤了。我在建曲轴、机体有限元模型时，其材料密度与其缩减命令文件都是对应的，没有问题。但我后来就把这事给忘了，在建发电机转子模型时没注意，转子的有限元模型中的材料密度设的是E-9（即已经是吨/立方毫米单位了）的，而转子还要缩减成SMOT类型，采用的是机体的缩减命令文件，其中有“PARAM,WTMASS,1.E-3”这一行。总的结果是转子经缩减后实际质量减小了1000倍（由2.86吨变为2.86Kg）。
于是对转子有限元模型重新设密度的数量级，重新缩减。代入到EXCITE模型中重新计算。计算过程中也总有提示1@（机体）或其它单元“Accuracy not reached”，但经15000多秒，计算能完成。

另外，请问我如果要做发电机转子或机体（都是SMOT类型的）的模态应力恢复的话，Nastran的应力恢复命令文件中也得加这行“PARAM,WTMASS,1.E-3”吧？如果用Nastran对发电机转子或机体做其它分析（如模态分析等），材料的密度还得改回到E-9次才行吧？
还有，ENHD轴承的计算结果能显示那种油膜沿轴承分布的彩色云图吗？我在Express中的“load results for joints”菜单是灰色的，不可点击。

tomas

主轴承采用ENHD类型，算得最大的第六主轴承的油膜压力达到227MPa，在其它文献上看到的都是50、70Mpa，我算的结果是不是太高了？可能是什么原因造成的呢？谢谢！

DrLan

质量小了1000倍，难怪转子有一点儿力，就会产生很大的加速度，飞掉。
应力恢复时单位制与缩减时一致即可。

既然ENHD能算过，则可将轴承力和力矩大的那些改用EHD2,精度更高，一般达 150MPa也是常见的。

tomas

谢谢蓝博士！我这就把轴承力和力矩大的改成EHD2计算看看。
我看到别人的文献用EXCITE计算16V的机车柴油机（只是不知道其缸径多大，我计算的是16V240机型），我们的发动机转速都是1000转，最大爆发压力，他是13.7MPa，我是13.3MPa，他算得的最大油膜压力为71MPa，而我算的结果就比它大了3倍，担心哪里出错了。我换算的机油动力粘度是1.3443E-8牛秒每平方毫米，这个数量级对吧？
还要请问蓝博士，我用ENHD计算的时候，把iteration accuracy设为Angular Velocity和Structure Forces为0.001，EHD/HD forces为0.1，计算15000多秒就能算完，这个精度低不低？用这组iteration accuracy来计算EHD2是不是也可以？另外ENHD中我没有加上Central Oil Groove选项，可不可以？

DrLan

机油动力粘度是1.3443E-8牛秒每平方毫米，这个数量级对吧？
蓝：对

iteration accuracy设为Angular Velocity和Structure Forces为0.001，EHD/HD forces为0.1，这个精度低不低？
蓝：收敛就行。不过最好用缺省设定。

用这组iteration accuracy来计算EHD2是不是也可以？
蓝：问题不大。

另外ENHD中我没有加上Central Oil Groove选项，可不可以？
蓝：你要是不打算看它的结果的话。最好有什么槽和孔，就填入。

tomas

谢谢蓝博士！！！！！！