ABAQUS减少计算时间

ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit各自的适用范围

ABAQUS/Explicit如何降低计算时间

对于光滑的非线性问题，ABAQUS/Standard更有效，而ABAQUS/Explicit适于求解复杂的非线性动力学问题，特别是用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题。

有些复杂的接触问题（例如模拟成形），使用ABAQUS/Standard要进行大量的迭代，甚至可能难以收敛，而使用ABAQUS/Explicit就可以大大缩短计算时间。

如果一个准静态分析以它的自然时间进行，其解几乎跟它的真实静态解相同。

经常需要使用load rate scaling 或 mass scaling 获得一个准静态解，这样使用的CPU时间更短。这两种办法是缩短explicit下计算时间的加速办法。

loading rate 经常可以适当增加，只要这个解不局部化（localize）。如果loading rate增加的太多，惯性力会极大第影响求得的解的准确性；

MASS scaling 可以替代“增加loading rate”来使用，其减少计算时间的功能一样。当使用率相关材料时，mass scaling更好，因为增加loading rate 人为地改变了材料属性；对于不是与率相关的材料，这两种办法都可以，但相同的缩放因子的值所引起的speedup是平方根的关系。

质量缩放因子（mass scaling factor）100等同于加载速率因子（loading rate scaling factor）10产生的计算时间的下降效果。

静态分析中，结构的最低阶模态决定了其响应，知道最小的自然频率，并且相应地，最低阶模态的周期也就知道了，可以估计能够获得合适的静态响应所要求的时间。只要时间大于最低阶模态周期，即可满足准静态响应的条件。

有必要运行一序列不同的loading rate的分析，以此来确定一个可以接受的loading rate。既要实现降低cpu求解时间的目的，又不能引起显著的动态效应。

在模拟计算的大部分过程中，变形材料的动能不应超出其内能的5%-10%。注意这两者的比值要足够小。

在准静态分析中，使用光滑的分析步幅值曲线（smooth step amplitude curve）定义位移是最高效的方式。

对于精度和效率，准静态分析要求加载尽可能地光滑。突变的、抽筋的运动会引起应力波，这可能导致噪音或不准确的解。

使用smooth step amplitude curve实现光滑地加载力或光滑地加载位移。评价结果可接受的初始标准是动能与内能相比为很小。表格（tabular）定义的幅值曲线加载，尽管也可以满足使得动能与其内能相比很小，但是光滑的加载可以减小动能的波动，产生一个满意的准静态的响应。

从Abaqus/Explicit中将模型导入到Abaqus/Standard进行高效的回弹分析。

计算非线性程度不高、或不太复杂，或接触不复杂的问题，使用Abaqus/Explicit与Abaqus/Standard相比，计算时间并无优势，甚至更长。而Abaqus/Explicit计算，加载速率loading rate越高往往计算时间越短。否则，对于较小的loading rate计算时间相当长。稳定时间增量步（stable time increment）很小，从而增量步特别多。

增加 MAass scaling 与loading rate 具有相同的减少计算时间的效果，但是该值过大，会使得惯性效应更大，从而不是准静态分析，得到错误的结果。实际上，增加mass

scaling 和 laoding rate 都是使得稳定时间增量增大，从而减少增量步的数目，达到减少计算时间的目的。

mass scaling 是涉及到率相关材料或率相关阻尼的模拟分析中减少求解时间的唯一选项。这类模拟中增加loading rate不是一个正确的选项，因为材料应变速率会随着loading rate相同的比例因子增加而增加，当模型属性随着应变速率的增加而改变，人为增加loading rate，即人为地改变了这个过程。

加载速率loading rate——物理过程所经历的实际时间称为它的自然时间，通常，假定以自然时间进行分析一个准静态过程将产生准确的静态结果。毕竟，如果真实周期的事件实际以速度为零的自然时间刻度发生，那么动力学分析应当可以捕捉到这样一种事实，即分析事实上达到一个稳态。你可以增加loading rate 以致相同的物理事件以更短的时间发生，只要其解仍旧保持几乎与真实的静态解相同并且动态效应不显著。

以默认的光滑参数创建一个表格幅值曲线（类型为tabular），以及选择幅值类型为smooth step，对于EXPLICIT作准静态分析建立幅值曲线最好选择smooth step 而不用tabular 类型。 loading rate是通过幅值曲线Amplitude curve来定义的。

mass scaling（质量缩放因子）在step的定义中有一选项（选项卡）。use scaling definition below----creat---semi-automatic mass scaling(默认选项)---set--选中对应的几何体，scale by factor中输入因子数值5、10、25之类的，合适的因子值需要多试几次，找到一个临界点，质量缩放因子太大，动态效应太显著，结果不准，质量缩放因子太小，加速计算效果不明显。加速效果是缩放因子的平方根，即mass scaling factor=5，则带来speedup of sqrt(5)。通过不同的质量缩放因子的计算，可以发现，随着质量缩放因子的增加求解的计算时间在下降，但结果的质量也在下降。因为动态效应变得越来越显著，然而通常会有某个范围的因子，可以既能缩短计算时间又不损害结果的质量。显然，speedup of 5太大而不能产生一个准静态的结果（这里是摘录一个分析中对不同的几个mass scaling factor计算结果的评价）

EXPLICIt作准静态分析，评价解的准确性，一般看Kinetic and internal energy histories曲线。动能曲线尽可能光滑。the ratio of kinetic energy to internal energy尽可能小。