顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖1
在上一篇《為什么顯式動力學分析中要慎用質量縮放Mass scaling?》文章中,提到了除質量縮放之外的另一種提高顯式分析計算效率的方法,即子循環技術“subcycling”,后臺有很多小伙伴咨詢子循環如何使用,本篇就簡單舉例示意一下子循環技術在Abaqus中的使用方法。

01

子循環技術

Abaqus / Explicit中的子循環方法基于域分解。在該方法中,要先定義一個在分析期間保持不變的子循環域,即單元集合。定義了子循環區域以后,計算過程中將自動調用域級的并行算法。每個子循環區域和非子循環區域是相互獨立的,采用不同的穩定時間增量。 主域為非子循環區域,采用的是較大的穩定時間增量,子循環區域使用較小的穩定時間增量。

子循環區域的時間增量大小可以被主并行域的時間增量整除,來保證所有子域與主并行域有相同的時間點。另外,位于主域和子循環區域共用的交界節點需要特殊處理,這些節點上的速度取自非子循環區域,并且在子循環期間是恒定的,在子循環期間這些節點的位移呈線性變化。

子循環技術的優點就是可以實現不同的單元集合采用不同的穩定時間增量,當一個模型的穩定時間增量受限于少數單元集合時,對該單元集使用子循環,可以減少整個模型的分析時間。

02

Abaqus/explicit中如何使用子循環

目前,Abaqus CAE中暫不支持子循環技術,使用時需要編輯關鍵字,格式如下:

*SUBCYCLING, ELSET=element_set_name

其中element_set_name即為需要定義子循環的單元集合名稱。

以下是關鍵字編輯模板,注意使用位置:

*HEADING


*ELSET, ELSET=ZONE1

*SUBCYCLING, ELSET=ZONE1
*************************
*STEP
*DYNAMIC, EXPLICIT
Data line to specify the time period of the step

*END STEP

具體步驟如下:

(1) 選擇部分尺寸較小的單元創建一個單元集合

(2)生成inp文件

(3)用文本編輯器打開inp文件,按照上述模板在*step語句之前加入subcycling關鍵字。

也可以在Abaqus/CAE中,點擊Model→Edit keywords菜單,選擇需要編輯的模型,在彈出的對話框中找到需要添加關鍵字的位置,將subcycling語句加入進去即可。

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖2

03

案例解析

一個接觸分析問題,單元類型為二階10節點四面體單元,選擇下圖所示的紅色區域作為子循環域。

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖3

子循環模型(左)和非子循環模型(右)中關鍵字差異如下:

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖4

非子循環模型的穩定時間增量為9.93118e-8,單核總計算時長約6分37秒。

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖5

子循環模型的穩定時間增量為3.96325e-7,單核總計算時長約5分18秒。

顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖6
顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率的圖7

04

案例獲取

需要上述案例的請留言或站內信。


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