abaqus計(jì)算能力的案例
處理器和GPU的計(jì)算能力如何計(jì)算的？
（一） CPU的浮點(diǎn)計(jì)算性能公式
我們常用雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力衡量一個(gè)處理器的科學(xué)計(jì)算的能力，就是處理64bit小數(shù)點(diǎn)浮動(dòng)數(shù)據(jù)的能力
intel的最新cpu支持高級(jí)矢量指令集（）X2、（）X512， 其中X2的處理器的單指令的長(zhǎng)度是256bit，每顆intelCPU包含2個(gè)FMA，一個(gè)FMA一個(gè)時(shí)鐘周期可以進(jìn)行2次乘或者加的運(yùn)算，那么這個(gè)處理器在1個(gè)核心1個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行256bit*2FMA*2M/A/64=16次浮點(diǎn)運(yùn)算，也稱為16FLOPs，就是Floating Point Operations Per Second；
支持( )X512的處理器的單指令的長(zhǎng)度是512Bit，每個(gè)intel核心假設(shè)包含2個(gè)FMA，一個(gè)FMA一個(gè)時(shí)鐘周期可以進(jìn)行2次乘或者加的運(yùn)算，那么這個(gè)處理器在1個(gè)核心1個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行512bit*2FMA*2M/A/64=32次浮點(diǎn)運(yùn)算，也稱為32FLOPs，
就是說(shuō)理論上后者的運(yùn)算能力其實(shí)是前者的一倍，但是實(shí)際中不可能達(dá)到，因?yàn)檫M(jìn)行更長(zhǎng)的指令運(yùn)算，流水線之間更加密集，但核心頻率會(huì)降低；導(dǎo)致整個(gè)處理器的能力降低；
一個(gè)處理器的計(jì)算能力和核心的個(gè)數(shù)，核心的頻率，核心單時(shí)鐘周期的能力三個(gè)因素有關(guān)系
例如：現(xiàn)在intel purley platform的旗艦skylake 8180是28Core@2.5GHZ，支持（）X512，其理論雙精度浮點(diǎn)性能是：28Core*2.5GHZ*32FLOPs/Cycle=2240GFLPs=2.24TFLOPs
例如：現(xiàn)在intel purley platform的旗艦cascade lake Xeon Platinum 8280是28核@2.7GHZ，支持( )X512，其理論雙精度浮點(diǎn)性能是：28Core*2.7GHZ*32FLOPs/Cycle=2419.2GFLPs
展開 案例分享 | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，推動(dòng)未來(lái)計(jì)算能力
利用芯片驅(qū)動(dòng)的高性能計(jì)算能力來(lái)改善產(chǎn)品本身是合乎邏輯的。創(chuàng)成設(shè)計(jì)利用這種計(jì)算能力來(lái)生成不同的、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)特定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。通過(guò)將MSC Apex創(chuàng)成式設(shè)計(jì)應(yīng)用于EUV測(cè)量工具的傳感器臂優(yōu)化，取得了顯著的改進(jìn)。MSC軟件增材制造的工作流在虛擬設(shè)計(jì)和加工仿真之間良好的數(shù)據(jù)通信無(wú)需過(guò)多工作就能得到更好的整體零件設(shè)計(jì)。所有相關(guān)的目標(biāo)都得到了顯著的改進(jìn)，提高了EUV計(jì)量工具的性能-更好的仿真使未來(lái)更強(qiáng)大的芯片成為可能。.
看看我們的端到端創(chuàng)成設(shè)計(jì)解決方案，制造高精度的金屬部件:
www.mscsoftware.com/generativedesign
案例分享 | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，推動(dòng)未來(lái)計(jì)算能力
利用芯片驅(qū)動(dòng)的高性能計(jì)算能力來(lái)改善產(chǎn)品本身是合乎邏輯的。創(chuàng)成設(shè)計(jì)利用這種計(jì)算能力來(lái)生成不同的、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)特定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。通過(guò)將MSC Apex創(chuàng)成式設(shè)計(jì)應(yīng)用于EUV測(cè)量工具的傳感器臂優(yōu)化，取得了顯著的改進(jìn)。MSC軟件增材制造的工作流在虛擬設(shè)計(jì)和加工仿真之間良好的數(shù)據(jù)通信無(wú)需過(guò)多工作就能得到更好的整體零件設(shè)計(jì)。所有相關(guān)的目標(biāo)都得到了顯著的改進(jìn)，提高了EUV計(jì)量工具的性能-更好的仿真使未來(lái)更強(qiáng)大的芯片成為可能。.
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導(dǎo)體載流能力計(jì)算 ￥20
如果已知Tc，只有電流I為未知，以上式就可以得到導(dǎo)體的最大載流能力，也就是曲線的平直部分的數(shù)值。
在附件中提供了計(jì)算表格，包含兩個(gè)部分的計(jì)算，可以使用表格對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改即時(shí)得到數(shù)據(jù)，比如不是50mm^2的導(dǎo)體，而是80mm^2的導(dǎo)體，將表格里面的50改為80后可以即刻得到一組新的數(shù)據(jù)和曲線。
isight分布并行高性能計(jì)算能力
分布并行高性能計(jì)算能力是isght軟件的一個(gè)重要而突出的性能。
一．什么是分布并行呢？
分布：iSIGHT可以通過(guò)任務(wù)管理器與其它計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種應(yīng)用軟件相連接，對(duì)輸入輸出文件的處理及軟件的啟動(dòng)和監(jiān)視進(jìn)行遙控作業(yè)，以便運(yùn)行分布在多計(jì)算機(jī)、多操作系統(tǒng)和多領(lǐng)域之間的目標(biāo)優(yōu)化問題，適用于客戶的各種計(jì)算環(huán)境。
并行：iSIGHTtigong分布并行模式，使用戶能夠有效合理的利用硬件資源，對(duì)復(fù)雜耗時(shí)的優(yōu)化任務(wù)進(jìn)行多機(jī)分布并行計(jì)算，并且用戶可以通過(guò)圖形界面總覽當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并根據(jù)計(jì)算機(jī)類型或工作組特性進(jìn)行任務(wù)分派。
二．為什么要進(jìn)行并行計(jì)算呢？
在進(jìn)行多模塊多因子項(xiàng)目分析時(shí)，通常計(jì)算量較大，且模塊間關(guān)系較復(fù)雜，計(jì)算起來(lái)可能消耗較長(zhǎng)的時(shí)間。
為了應(yīng)對(duì)這種情況，Isighttigong分布并行模式，使用戶能夠有效合理的利用硬件資源。對(duì)復(fù)雜耗時(shí)的優(yōu)化任務(wù)進(jìn)行多機(jī)分布并行計(jì)算，并且用戶可以通過(guò)圖形界面總覽當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并根據(jù)計(jì)算機(jī)類型或工作組特性進(jìn)行任務(wù)分派。
三．分布并行具體包括哪些內(nèi)容呢？
1.任務(wù)并行計(jì)算
可以根據(jù)計(jì)算機(jī)資源和機(jī)器的工作特性（是否裝載某仿真軟件）來(lái)合理的將優(yōu)化任務(wù)中的某個(gè)組件或子任務(wù)分配給合適的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。
分布并行高性能計(jì)算能力.pdf
展開 云解決方案 | Ansys Gateway顯著提高仿真計(jì)算能力和求解速度
本文原刊登于Ansys.com：《Race to Faster Fluent Results with Ansys Gateway Powered by AWS》
作者：Thomas Lejeune | Ansys產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)經(jīng)理
編輯整理：郭曉東 | Ansys主任應(yīng)用工程師
Ansys Fluent用戶需要出色的計(jì)算速度和功能來(lái)求解大規(guī)模的問題，而他們現(xiàn)在可以利用專用的云平臺(tái)：由AWS亞馬遜云提供支持的Ansys Gateway。
在全球范圍幾乎各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)每天都在使用Ansys Fluent對(duì)復(fù)雜的物理現(xiàn)象進(jìn)行分析。他們正在創(chuàng)建具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)單元和瞬態(tài)分析的模型，以真實(shí)再現(xiàn)湍流、單相和多相流、燃燒、共軛傳熱和流固耦合的影響。他們還對(duì)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析，以考慮成本、可持續(xù)性、耐久性、重量和其他因素之間的權(quán)衡。
優(yōu)勢(shì)顯而易見：這些產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在縮短設(shè)計(jì)周期的時(shí)間和成本，并通過(guò)仿真以極高的準(zhǔn)確性預(yù)測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際性能。然而，他們還有一些需要快速進(jìn)行求解的大型數(shù)值問題。
現(xiàn)在越來(lái)越多的Ansys客戶依靠云平臺(tái)訪問他們所需的高性能計(jì)算（HPC）資源，以高效求解大型復(fù)雜問題，而無(wú)需購(gòu)買需要管理和維護(hù)的昂貴本地集群。云交付模型對(duì)許多產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)具有良好的商業(yè)價(jià)值，因?yàn)槠淇勺詣?dòng)提供對(duì)先進(jìn)芯片、處理器、內(nèi)存和存儲(chǔ)技術(shù)的靈活按需訪問。憑借高效的HPC擴(kuò)展功能以及在多個(gè)處理器上求解模型的能力，F(xiàn)luent尤其適合云計(jì)算。
但是，面對(duì)如此多的云端選項(xiàng)，哪一種最適合Fluent用戶呢？通過(guò)與亞馬遜云科技（AWS）合作開發(fā)一款創(chuàng)新型云解決方案（專門面向產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用工程仿真而打造），Ansys簡(jiǎn)化了選擇云解決方案的流程。
展開 英飛凌推出具備強(qiáng)大計(jì)算能力和并滿足高效率和安全標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)特性的全新汽車微控制器系列
此外，PRO-SIL還允許實(shí)現(xiàn)誤碼校正和完整性校驗(yàn)功能，確保計(jì)算的完整性。包含一個(gè)主處理器和一個(gè)協(xié)處理器（外設(shè)控制處理器）的TriCore架構(gòu)也可用作異步雙核安全系統(tǒng)。
模塊化封裝概念
AUDO MAX系列以管腳兼容為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展。汽車系統(tǒng)供應(yīng)商可由較小封裝升級(jí)至更大的封裝——例如從采用BGA292封裝、具備3Mb閃存的200MHz器件TC1791升級(jí)至采用BGA516封裝、具備4Mb閃存的300MHz器件TC1798。AUDO MAX系列各器件之間的內(nèi)部芯片凸點(diǎn)完全一致，不過(guò)，在外部芯片凸點(diǎn)方面，更大的BGA允許實(shí)現(xiàn)額外的I/O。
外設(shè)連接（FlexRay、CAN和SENT）
AUDO MAX系列還包括具備2個(gè)10Mbit/s FlexRay信道和2至4個(gè)1Mbit/s CAN節(jié)點(diǎn)的器件。微控制器集成的全球首個(gè)SENT（單緣半字節(jié)傳輸）接口可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的集成工作。SENT是適用于高分辨率傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)腟AE標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)置的接口可確保無(wú)需將模擬接口插入信號(hào)鏈，即可直接與數(shù)字傳感器實(shí)現(xiàn)通信。將模擬接口插入信號(hào)鏈會(huì)增加設(shè)計(jì)工作、電路板尺寸和成本，同時(shí)降低精確度。
工作溫度高達(dá)170 °C
對(duì)于直接安裝在變速箱殼體中的節(jié)能雙離合變速器和傳統(tǒng)步進(jìn)式自動(dòng)變速器的控制裝置而言，變速箱電子裝置需要在極高溫度條件下工作。對(duì)于這些應(yīng)用，英飛凌提供了可在170 °C溫度條件下使用的裸晶版TC174x。
AUDO MAX微控制器家族包含四個(gè)產(chǎn)品系列，區(qū)別在于時(shí)鐘頻率和閃存大小：TC179x （適用于高達(dá)300MHz 的高端應(yīng)用）、TC178x （適用于高達(dá)180MHz 的中端應(yīng)用）、TC174x （變速箱應(yīng)用的專用裸晶）和TC172x （適用于高達(dá)133MHz 的低端應(yīng)用）。
展開 北鯤教程｜基于ABAQUS的CFRP加固鋼筋混凝土柱承載能力分析
--引自百度百科
圖3 CFRP圖
“云計(jì)算”指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(多指因特網(wǎng))形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集合相關(guān)資源并可按需配置，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)。基于上述背景，本文基于北鯤云超算平臺(tái)預(yù)置的ABAQUS軟件對(duì)混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過(guò)外側(cè)包裹CFRP來(lái)對(duì)原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對(duì)比有無(wú)CFRP包裹對(duì)鋼筋混凝土柱承載力的影響。
基于ABAQUS的CFRP加固鋼筋混凝土柱承載能力分析
2.3 工況3
采用Lamina定義CFRP材料參數(shù)
CFRP材料參數(shù)設(shè)置
定義Hashin損傷參數(shù)
CFRP鋪層設(shè)置
CFRP材料方向
定義場(chǎng)變量輸出
計(jì)算效率很低，200個(gè)增量步后終止計(jì)算
工況三計(jì)算結(jié)果截圖
工況三 荷載-位移曲線
三種計(jì)算工況對(duì)比
可以看出，三種計(jì)算工況的荷載-位移曲線的分布趨勢(shì)大致相同，但承載能力的大小確有明顯不同。與工況1素混凝土情況相比，考慮鋼筋后的工況2，其承載力增大了7.81%。
計(jì)算機(jī)配置：
Windows系統(tǒng)版本 windows 10專業(yè)版
版本號(hào) 20H2
系統(tǒng)類型 64位操作系統(tǒng)
處理器 Intel(R) Core(TM) i7-10700F CPU @ 2.90GHz 2.90 GHz
機(jī)帶RAM 32GB
計(jì)算耗時(shí)統(tǒng)計(jì)
工況類別
計(jì)算耗時(shí)
工況一
10min50s
工況二
11min13s
工況三
25min
3 總結(jié)
主要對(duì)比了CFRP包裹加固鋼筋混凝土柱對(duì)承載力的影響。分別開展了素混凝土柱、鋼筋混凝土柱以及外側(cè)包裹CFRP加固+鋼筋混凝土柱三種有限元數(shù)值模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：
①CFRP包裹鋼筋混凝土柱對(duì)承載力有顯著影響，包裹CFRP后承載力提升了12.05%。這是由于利用CFRP進(jìn)行加固時(shí)，原有混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)的部分荷載通過(guò)粘結(jié)膠層傳遞給CFRP，從而降低了原有混凝土結(jié)構(gòu)的部分應(yīng)力水平，從而起到增強(qiáng)加固的效果。
②利用ABAQUS自帶的混凝土CDP塑性損傷本構(gòu)和Hashin損傷本構(gòu)可以很好地模擬鋼筋混凝土和CFRP包裹加固對(duì)梁、柱、板承載力的計(jì)算。
參考文獻(xiàn)：
[1] 金祖權(quán). 氯鹽-硫酸鹽環(huán)境下鋼筋混凝土腐蝕損傷[M]. 科學(xué)出版社，2021.
展開 第二屆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)Abaqus仿真技術(shù)競(jìng)賽盛大開啟——助力基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)仿真能力發(fā)展
第二屆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)Abaqus仿真技術(shù)競(jìng)賽已盛大開啟，讓我們?cè)俅螝g聚在這一學(xué)習(xí)借鑒的交流平臺(tái)，共同推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)仿真水平的整體提升。
近日，由達(dá)索系統(tǒng)、上海江達(dá)、技術(shù)鄰共同舉辦的第二屆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)Abaqus仿真技術(shù)競(jìng)賽已經(jīng)正式啟動(dòng)。
本次競(jìng)賽將秉承第一屆競(jìng)賽的優(yōu)良傳統(tǒng)，繼續(xù)為基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的相關(guān)伙伴，搭建一個(gè)相互學(xué)習(xí)借鑒的交流平臺(tái)，提升各位伙伴借助Abaqus軟件創(chuàng)新性解決實(shí)際問題的能力。本次競(jìng)賽的時(shí)間規(guī)劃為：8月-11月。
2021年舉辦的首屆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)Abaqus仿真技術(shù)競(jìng)賽，獲得了行業(yè)的廣泛關(guān)注和一致好評(píng)。大賽期間，主辦方在多個(gè)城市舉辦了線下培訓(xùn)活動(dòng)，參與人數(shù)達(dá)上百人，技術(shù)鄰競(jìng)賽頻道的線上培訓(xùn)教程，整體播放量超千次，讓Abaqus軟件在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用能力實(shí)現(xiàn)了有效傳播。最終，首屆競(jìng)賽有約400多名選手報(bào)名參賽，提報(bào)有效作品近60份。
Abaqus軟件作為達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA品牌旗下的大型通用非線性有限元分析軟件，在基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用。為基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)內(nèi)的科學(xué)研究、技術(shù)開拓以及重大裝備和基礎(chǔ)設(shè)施落地，提供過(guò)重要助力。
*本次競(jìng)賽所有工程師及在校師生均可報(bào)名參加。應(yīng)用DS SIMULIA（Abaqus、Isight、Tosca、Xflow等）分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)、巖土、路橋，水利水電等大土木行業(yè)固體、流體力學(xué)分析或施工模擬，題目自擬。
學(xué)習(xí)資料
第二屆競(jìng)賽，我們依然會(huì)為大家提供豐富的培訓(xùn)內(nèi)容。培訓(xùn)繼續(xù)采用線下培訓(xùn)和線上錄播視頻兩種方式呈現(xiàn)，所有工程師及在校師生均可報(bào)名參賽。現(xiàn)階段，相關(guān)競(jìng)賽通道已經(jīng)開啟，真誠(chéng)歡迎行業(yè)內(nèi)的廣大用戶，踴躍報(bào)名參賽。
展開 北鯤教程｜基于ABAQUS的CFRP加固鋼筋混凝土柱承載能力分析
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圖3 CFRP圖
“云計(jì)算”指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(多指因特網(wǎng))形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集合相關(guān)資源并可按需配置，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)。基于上述背景，本文基于北鯤云超算平臺(tái)預(yù)置的ABAQUS軟件對(duì)混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過(guò)外側(cè)包裹CFRP來(lái)對(duì)原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對(duì)比有無(wú)CFRP包裹對(duì)鋼筋混凝土柱承載力的影響。
ABAQUS混凝土損傷塑性模型-C30EXCEL計(jì)算表格（含計(jì)算結(jié)果）
這是根據(jù)GB50010-2010中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的混凝土本構(gòu)模型，結(jié)合文獻(xiàn)所述的損傷因子定義，編制的計(jì)算C30混凝土非彈性應(yīng)變和損傷因子的EXCEL表格。也是邊學(xué)變做，希望能和大家多交流。
C30砼本構(gòu)（損傷塑性模型）.rar
ABAQUS混凝土損傷塑性損傷因子計(jì)算依據(jù).rar
ABAQUS 在計(jì)算到step3后計(jì)算中斷，變形過(guò)大
我在原本可以計(jì)算的模型的基礎(chǔ)上修改的，只是刪了幾個(gè)樓板與梁連接的栓釘
Mesh Free-眼鏡剛強(qiáng)度校核計(jì)算，附Abaqus計(jì)算結(jié)果對(duì)比
采用Mesh Free對(duì)某品牌眼鏡整體剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核，如下圖所示，Mesh Free支持在不用做幾何清理的前提下進(jìn)行計(jì)算分析，導(dǎo)入模型部件可以包含細(xì)節(jié)特征，比如螺釘上的倒角。
眼鏡定義了5種線彈性材料：鏡架主體采用鈦合金；眼鏡片采用樹脂；螺釘?shù)冗B接件采用鋼；鼻托和鏡片扎線采用兩種不同的尼龍材料。
眼鏡腿一只固定，另一只向上掰，加力1N，模擬分析此種工況下眼鏡整體結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度。
Mesh Free所有接觸面定義為完全剛性連接，Abaqus作同樣處理，不考慮非線性因素，對(duì)比二者的線性計(jì)算結(jié)果。
Mesh Free給出的眼鏡最大變形為23.92mm，Abaqus的結(jié)果為23.46mm。
Mesh Free給出的眼鏡最大應(yīng)力為303.4MPa，Abaqus的結(jié)果為308.3MPa。
談?wù)凪esh Free使用感受：
雖然我常用ABQ，但是不得不說(shuō)，對(duì)于包含細(xì)節(jié)幾何特征的復(fù)雜裝配結(jié)構(gòu)建模分析，Mesh Free真的要比Abaqus高效的多。
據(jù)我了解Mesh Free的非線性也在大力的開發(fā)之中，目前已經(jīng)支持經(jīng)典塑性材料非線性、邊界條件非線性也可以設(shè)置滑動(dòng)和一般的摩擦接觸。
對(duì)不熟悉常規(guī)有限元操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，不用幾何清理、不用劃網(wǎng)格是極好的體驗(yàn)。
關(guān)鍵是Mesh Free的結(jié)果也確實(shí)很準(zhǔn)，目前的CAE無(wú)非是追求更準(zhǔn)的基礎(chǔ)上算的更快，這兩點(diǎn)Mesh Free無(wú)疑是滿足的。
Mesh Free
Abaqus
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型-C30EXCEL計(jì)算表格（含計(jì)算結(jié)果） ￥3.7
計(jì)算表格（如下）中標(biāo)黃部分的參數(shù)可自行設(shè)定后，EXCEL程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算“抗拉強(qiáng)度、非彈性應(yīng)變、受拉損傷因子”。
