隱式計算的案例
基于接口的huang顯式晶體塑性計算與隱式計算結果對比
昨日展示了三維的對比情況，因此這里對比針對二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應力狀態和單元類型）
模型包含500個晶粒，60000個單元，使用平面應變三節點單元（CPE3）
對比指標：等效應力分布，累計剪切應變分布，滑移系統當前強度分布
結果如下（默認左側為顯式結果，右側為對應的隱式結果）：
拉伸情況：
等效應力分布;
累計剪切應變分布:
滑移系統當前強度分布:
剪切情況：
等效應力分布;
累計剪切應變分布:
滑移系統當前強度分布:
可以看到使用隱式計算結果與顯式計算結果幾乎一致，然而顯式的優勢是顯而易見的，尤其是在模擬高速沖擊以及其他類似的接觸問題
模擬多晶沖擊的視頻效果如下（隱式計算無法收斂，而顯式可以輕松完成）
模擬效果可以在公眾號查看
展開 FLOW-3D v9.2/局部隱式解計算功能
新的隱式解計算技術也已經整合至 FLOW-3D, 打破長期使用顯式解計算的傳統，新的隱式解計算功能可以由使用者自行指定于特定的網格區域，而不會影響到計算的精確度。采用此方法可以加快 50% 以上。
如果采用傳統的顯示解技術，高壓鑄造的澆口位置必須以非常短的時間步距計算才能得到結果。V9.2 版新的局部隱式解計算可加速此充填仿真 70%。
顯式與隱式計算
這是關于LS-DYNA的顯式與隱式計算地 ppt 講義。
顯式隱式.rar
隱式－顯式順序求解.rar
ABAQUS 二次開發（UEL+UMAT C3D8 單元動力隱式計算）
概述：采用UEL接口二次開發實現八節點單元，考慮BBAR修正，避免體積自鎖，對標ABAQUS自帶的C3D8單元，計算的剛度矩陣、質量矩陣和阻尼矩陣均與ABAQUS保持一致。并且采用UMAT子程序進行應力和應變數據的可視化，計算的應力應變數據同樣與ABAQUS保持一致，可視化效果同ABAQUS。以方塊的受動力簡諧荷載為例，采用上述程序，應用動力隱式計算分析步，最終計算的位移、應變等時程曲線均與ABAQUS保持一致。
（）模型信息
模型尺寸為10x10x10，彈性模量1e10，密度2000，泊松比0.25，荷載和邊界條件示意圖為：
一面的所有節點均固定。另一面所有的節點施加簡諧荷載，簡諧荷載曲線為（詳細的參數見附件）：
計算的網格圖為：
網格尺寸為1，共計10x10x=1000個單元。總的計算時長為1s，這只固定增量步長為0.01s，所以總增量步數為100。
（）計算結果
以上面網格圖中中間角點為例，提取加載向位移時程曲線如下圖：
0.89s時刻x向應力云圖為：
注：左一為ABAQUS計算結果，中間為umat實現線彈性各向同性本構計算結果，右一為UEL+UMAT計算結果，后面的云圖也是這樣排布。
0.89s時刻y向應力云圖為：
寫文字好麻煩，不寫了！放個動圖算了，有興趣的移步附件。
展開 
LS-DYNA 靜壓力計算 顯式算法和隱式算法簡要對比測試
板材表面受到靜壓力，分別使用顯式算法和隱式算法計算變形情況；
1：顯式算法
計算時間5 hours 14 minutes 27 seconds
深度數值:2.713mm
2：隱式算法
計算時間1 hour 13 minutes 26 seconds
深度數值:2.708mm
如果是準靜態計算，建議用隱式算法，結果差不多，但是時間節省很多！！！！！
而且從結果分布看，隱式的更精確!
有限元隱式計算中出現負特征值的原因和解決方法
在使用通用有限元軟件（如Abaqus，lsdyna，ansys）進行隱式分析計算（或靜力分析，或動力學初始狀態求解）時，對于復雜裝配體模型，大家或多或少會遇到以下警告信息：
“***WARING:THE SYSTEM MATRIX HAS * NEGTIVE EIGENVALUES.”即警告：系統矩陣出現了負特征值。往往產生這樣的警告后，計算便很難收斂了。但也有例外，在接觸分析中，有可能在最初的幾次迭代中剛體位移還沒有被完全消除，會出現負特征值，而當接觸關系建立起來后，就不再出現此警告信息，此時需要耐心等待計算過程，可能第一個增量步會收斂失敗，從而減小第一個增量步“時間”，重新計算，從而收斂。
原因及解決方法：
“負特征值”警告信息說明求解過程中生成的剛度矩陣是非正定的，可能原因主要有以下幾種：
1) 約束不足，出現了不確定的剛體位移，通常這個是重點檢查項。約束不足還可能會出現“NUMERICAL SINGULARITY數值奇異”、“ZERO PIVOT零主元”的警告信息。一般邊界條件的設置相信大家都會保證充分約束，那么最可能的原因是接觸關系的設置。對于綁定的接觸關系，由于網格疏密關系，要檢查是否確實“綁住”了，通過模態計算就可以驗證了。如果摩擦接觸關系，重點檢查是否存在明顯間隙或干涉，尤其是螺栓連接的位置，螺栓與連接零件之間的位置關系。
2) 異常的材料特性。如果材料具有負的彈性模型、負的應力應變關系和負泊松比等特殊的力學性質，也會出現“負特征值”的警告信息。通常這個原因大家會排除。
3) 出現了翻轉的單元。這往往是因為在分析過程中單元發生了過度變形。產生大變形，還會出現“NEGATIVE VOLUME負體積”的警告。檢查模型中可能存在大變形的零部件，是否是材料屬性（如密度）、接觸關系（未充分接觸）設置不符合實際情況。
展開 基于ABAQUS單點顯式VDLOAD/隱式DLOAD激光沖擊加載(圓形光斑和方形光斑) ￥50
幅值曲線、光斑約束定義
F = p
RETURN
END
VDLOAD顯式沖擊圓形和方形光斑對比
米塞斯應力：圓形成四周擴散形式，方形相對范圍較小
等效塑性應變：圓形中心區域變形較大，方形整體變形均勻，頂點處出現應力集中，變形過大
DLOAD隱式沖擊圓形和方形光斑對比
隱式計算時間成本較長，此處計算到1.5e-8
米塞斯應力：圓形呈高斯分布，方形均勻
等效塑性應變：與顯式規律基本一致
圓形光斑經VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應力：隱式計算得到的應力分布相對均勻，且數值相對較小，但是云圖數值基本相近
等效塑性應變：隱式計算塑性變形相對均勻，變形相對較小
雖然隱式得到的結果相對均勻準確，但是計算成本相比較高。
方形光斑經VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應力：顯式更加均勻，無應力集中產生，隱式計算結果頂點處產生應力集中
等效塑性變形：顯式計算得到的結果相比隱式更加均勻
位移比較，無明顯區別
方形實際沖擊過程并不會出現頂點的應力集中現象，模擬與網格相關，網格大小盡量能被程序所定義的約束坐標值整除。
方形光斑的應力和應變整體相對均勻，實際激光噴丸過程中方形光斑的沖擊對表面完整性更加有利。
展開 ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
ABAQUS顯式和隱式Hashin失效的損傷起始判斷準則一致，但是單元刪除策略不同，如下ABAQUS幫助文檔中提到：
1. Standard中，Hashin中所有的失效模式中的損傷系數達到dmax才會認為材料失效。
2. Explicit中，當任意纖維失效模式（纖維拉伸或壓縮）中的損傷系數達到dmax即認為材料失效。
我們回頭來看Hashin失效準則：
隱式計算中，當纖維拉伸失效準則中的失效系數達到1時，材料點還在基體方向繼續有承載。而顯式計算中，纖維拉伸失效滿足后，材料點在基體方向即沒有承載能力。
但是滿足上面的條件還不足以刪除單元，幫助文檔中提到：
1. 隱式計算中需要所有單元截面所有的材料點失效，才會判斷刪除單元。
2. 顯式計算中所有單元截面處任意一個材料點失效，即可判斷單元刪除。
例如一個殼單元中可能有3個材料點（積分點），當其中一個材料點失效時，顯式計算中單元即刪除，隱式計算中單元可以繼續承載。
總結：
1 隱式計算更為保守，需要所有的失效模式達到最大損傷系數，判斷材料點的失效，所有截面的所有材料點失效才能判斷刪除單元。
2.顯式計算中，纖維拉伸/壓縮失效模式達到最大損傷系數，判斷材料點的失效，所有截面的任一材料點失效即會刪除單元。
題外話：在顯式計算中，會出現某些復雜應力狀態下（例如開孔件拉伸），即使滿足了Hashin失效準則，單元仍然具有承載能力。這與ABAQUS內部刪除單元策略有關。不過通過自寫vumat已經可以解決abaqus顯式計算中滿足2D hashin失效而不刪除單元的問題。
展開 航空航天行業圖形工作站應用--仿真計算篇
CAE仿真模擬計算應用航空航天CAE仿真模擬主要涉及：飛行器總體設計中空氣動力與推進、結構強度、震動、疲勞、壽命等模擬計算應用，從仿真計算特點分隱式仿真計算、顯式仿真計算，下面主要針對這兩類以及耦合應用的最新高端圖形工作站配置規格
典型應用軟件分類：
(1)網格生成軟件類：ICEM、GAMBIT、GRIDGEN、PATRAN、HyperWorks；
(2)仿真計算軟件： DATCOM、VSAERO、MGAERO、CFX、FLUENT、FASTRAN、NASTRAN、Flightloads、ANSYS、Abaqus、Hyperworks、等；
仿真模擬計算分析：通常分三個階段：前處理階段，求解計算階段、后處理階段;
(1) 在前處理階段：實體建模和網格劃分，其模型復雜，數據量大，對幾何計算和建模要求極高，主要是單核計算模式，因此提升頻率達到最高、超高端三維圖形處理能力滿足應用需要；
(2) 求解階段，由于高精度求解和復雜模型，計算強度極大，需要多核CPU并行計算或CPU+GPU混合計算模式，甚至多機集群計算模式
(3) 后處理對整個計算結果用可視化圖形展現出來,高io帶寬的硬盤和超高端的圖卡;
2.1結構仿真計算(隱式)為主硬件配置推薦這類應用主要涉及到對象各類飛行器材料結構強度、受力分布、疲勞、分層和裂紋、抗震減震、等數值模擬分析及優化設計;
計算特點：
(1).前處理的網格劃分主要是靠單核和圖卡完成，因此高頻率的CPU處理器、高速圖形生成，是保證前處理快速完成至關重要的，
(2).隱式計算的特點迭代計算、數據回寫密集，多核加速比8是最完美、因此一定數量核數極限高頻、大內存、高io硬盤、GPU超算架構，完美保證隱式計算對硬件各個瓶頸的最大優化，體現計算、讀寫、三維圖形生成等方面強勁性能；
運行環境：Window ，linux 64位
參考配置：待更新
展開 結構膠內聚力單元（cohesive element）本構在ABAQUS和LS-DYNA中的應用 ￥5.99
ABAQUS采用的隱式計算，在顯式計算中的設置與隱式計算的設置相同，LS-DYNA采用的顯式計算，由于給的時間較短，可以看出板有明顯的抖動，僅供交流學習，感興趣的可以下載后邊的.inp和.k文件
LS-DYNA 沖壓成型
摘自:上海仿坤（LS-DYNA China）官網
http://lsdyna-china.com/info/73698.html
作為一個通用的有限元軟件，LS-DYNA 不僅擁有顯式計算功能，并且包括隱式計算功能。這兩個功能相互補充，使LS-DYNA 能被成功地應用于鈑金成形相關的各個過程中去。
LS-DYNA?在板料沖壓成形的仿真運用已達二十余年，以計算精度見長，其應用領域仍在穩步拓展。在此期間，LS-DYNA?研發出先進的材料本構模型，并成功應用于高強鋼和鋁合金汽車零件的成形分析。與此同時，其隱式求解器在計算穩定性、計算速度和精度上得到了大幅改善，現已成為板料重力加載、壓邊圈合模和回彈預測等方面的公認算法。LS-DYNA?的模具型面補償技術能夠避免模面制作的反復試錯過程，使模具制造省時省力、降本增效。LS-DYNA?在仿真領域擁有諸多初創和獨家的前沿技術，是沖壓仿真軟件的最佳選擇。
展開 
漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回模擬結果準確性驗證
表3 彈性膠粘材料參數
網格應用Abaqus隱式計算T3D2單元,單元數量8752個；模型漿錨連梁單元應用ABAQUS隱式計算B31單元,單元數量720個；模型漿錨連接彈簧單元應用Abaqus隱式計算DASHPOTA單元,單元數量800個.網格尺寸控制在40mm，漿錨連接有限元處理如圖2。
圖2 漿錨連接有限元
II-a漿錨連接部位采用彈簧-梁模型模擬，彈簧-梁模型由吉林建筑科技學院周文君老師提出。
初始分析步，約束地梁兩端部，防止模型出現水平位移.一階段分析步，在剪力墻頂梁幾何中心位置，沿豎直施加軸壓力，軸壓比控制為0.10，同時約束住剪力墻平面外轉動及平面外移動。二階段分析步，水平荷載采用力和位移混合控制加載模型，其中力加載階段參照文章將力值折算成位移，加載曲線見圖3。
圖3 時間-位移加載曲線
2.II-a漿錨連接部分處理
2.1彈簧-梁模型介紹
“彈簧-梁單元”;模型忽略掉代表砂漿的塊體單元，砂漿力學影響由彈簧-梁單元形成“彈簧-梁單元體系”取代“彈簧-梁單元體系”;的梁單元一方面實現垂直套筒方向剪力傳遞，另一方面實現砂漿與鋼筋及混凝土的粘結；“彈簧-梁單元體系”的彈簧單元在梁單元失效后限制砂漿與鋼筋及混凝土的滑移運動，有效的模擬了漿錨連接發生強度破壞后鋼筋與混凝土的滑移脫離現象，見圖4。
圖4彈簧-梁模型
2.2彈簧-梁模型有限元計算參數確定
應用彈簧-梁模型模擬II-a漿錨連接部位，需要確定梁單元采用的材料模型、截面屬性的直徑D，彈簧單元剛度K信息。
2.2.1材料模型確定
梁單元采用彈塑性材料模型，彈性模量、密度、強度、塑性應變取用漿錨連接灌漿參數值。
展開 ABAQUS有限元分析應用計算特點及硬件配置探討（20190522）
3.2 ABAQUS運行與計算機配置
通常決定網格計算速度的因素有三個方面：
1 計算模型的大小和復雜度
2 圖形工作站硬件配置
CPU核數和頻率、內存容量、硬盤IO讀寫帶寬和IOPS、總線頻率
3 操作系統和應用軟件的優化設置
下面主要談硬件方面：
CPU----決定網格計算速度
內存---決定的網絡計算規模
硬盤---決定隱式計算中間數據回寫性能
顯卡---決定計算結果的圖形生成可視化模型規模和性能
分類
CPU核數
內存
硬盤IOPS
硬盤帶寬
隱式計算(靜態）
高
高
中
低
隱式計算(動態）
低
高
高
高
顯式計算
高
低
低
中
關于CPU和內存的要求
首先CPU和內存頻率越高,計算速度就會越快。如確保CPU所有的核心100%進行運算,所進行運算的數據容量一定不要超過可使用的空閑內存容量,否則整個計算過程要被內存空間不足,從虛擬內存、硬盤中頻繁數據調用讀取,造成cpu時間延遲等待.
關于網絡計算規模對應CPU核數
從現有規格Xeon E3、Xeon E5 2600處理器規格來講，通常小規模（300萬網格以內）推薦4核圖形工作站，中大規模（600萬網格以內）推薦8核圖形工作站，超大規模（1000萬網格）推薦16核圖形工作站。
展開 huang隱式程序修改為顯式及計算案例
黃永剛原始晶體塑性具有良好的收斂性，以及高效的計算效率，在一般變形下無需修改，即可直接使用。然而一些特殊的工況，如切削，軋制，沖壓等隱式存在收斂性問題。因此通常使用顯示程序進行計算。但從頭完成顯式晶體塑性構造對于一般學者顯然難度過高，一個簡單的想法就是直接將現成的黃永剛隱式程序改成顯式。abaqus里這是可以實現的。其基本的步驟是：
1，加入vumat接口程序（見附錄abaqus官網有）
2，對nblock進行循環，計算應力和狀態變量
3，更新應力與狀態變量，重復計算直到增量結束。
值得注意的是，umat與vumat程序里面剪應力分量定義順序與應力不同
umat：12，13，23（工程剪應變）
vumat：12，23，13（2*工程剪應變）
同時采用該方法計算時計算效率顯著高于完全顯式，并允許較大的時間增量。為評估模型計算效率，采用1000個晶粒80000個單元的二維模型進行20%的壓縮模擬。耗時3小時，計算結果與隱式結果類似。
展開 LS-DYNA中可以用于隱式計算的單元和材料
https://www.dynasupport.com/howtos/implicit/elements-and-material-models-available-for-implicit
https://www.dynasupport.com/howtos/implicit/elements-and-material-models-available-for-implicit
