顯式求解
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-03-06
顯式求解的視頻教程
用顯式方法求解準靜態(tài)問題基本原則和案例（不僅適用于LS-DYNA）
用顯式方法求解準靜態(tài)問題基本原則和案例（不僅適用于LS-DYNA） 1.為何用顯式方法求解準靜態(tài)問題 2.如何提高求解效率縮減計算時間（兩種方法 ，一個原則） 3.提供一個具體的案例 3.1以復合材料層合板為例，講解步驟 3.2一階模態(tài)對應的周期的得到 3.3加載速度對能量曲線的影響 3.4加載速度對載荷-位移曲線的影響
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顯式求解材料本構/失效與材料數(shù)據(jù)庫(Altair Radioss?) 網(wǎng)絡研討會
內容大綱： 1.金屬/超彈性/塑料材料模型（包括試驗數(shù)據(jù)處理） 2.材料失效模型 3.Altair材料庫
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顯式求解的實例教程
本期選取CAE領域最常用的仿真軟件Abaqus，選擇基于Abaqus顯式求解的某型汽車碰撞的案例。我們來看下基于“神工坊”高性能仿真平臺”的Abaqus顯式求解計算，和其他仿真云平臺進行效率對比如何。
Abaqus顯示求解適用于非線性的動力學問題和準靜態(tài)問題，適用于模擬碰撞、沖擊和爆炸等問題，因此廣泛應用于航空、航天、汽車等領域。顯式求解應用中心差分方法對運動方程進行顯式的時間積分，應用一個增量步的條件計算下一個增量步的條件，且需要較小的時間增量，所以對計算機的硬件要求較高。
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模型介紹
我們進行顯式分析的模型為某型汽車的碰撞有限元模型。使用材料為某型鋼，模型網(wǎng)格數(shù)量為300萬,實體網(wǎng)格使用C3D8R,殼體網(wǎng)格使用S4RS。仿真時間為0.6s。使用質量縮放，定義時間增量步為1E-06。
汽車、路面和墻體之間接觸使用通用接觸。定義墻體為剛體、路面為剛體。通過在墻體上定義RP點，將固定約束施加在RP點上使得墻體固定。汽車的初始速度為25mph,在車體上施加速度場，方向為X軸正方向。
展開 在CAE領域，選擇Standard（隱式）還是Explicit（顯式）求解器，本質上是在平衡“計算精度”與“時間尺度”。
1?? 隱式求解 (Implicit/Standard)
核心是求解 $Ku=F$。每一步都需要進行矩陣求逆和牛頓迭代，以確保力平衡。
特點： 絕對收斂。步長可以很大，不受穩(wěn)定性限制。
擅長： 靜力學、線性振動、緩慢的非線性過程。
痛點： 接觸極度復雜或大變形時，收斂困難，報錯“收斂失敗”是常態(tài)。
2?? 顯式求解 (Explicit)
核心是動力學方程 $Ma=F-I$。直接根據(jù)當前時刻的狀態(tài)推導下一時刻，不求逆陣，不迭代。
特點： 沒有收斂問題。但步長受限于穩(wěn)定性準則（CFL條件），通常極小（$10^{-7}$s量級）。
擅長： 跌落、碰撞、爆炸、高速切削。
痛點： 適合極短時間內的物理過程。計算長時間問題時，累計誤差大。
3?? 工具選型建議
Abaqus： Standard與Explicit切換極其絲滑，適合處理復雜的非線性接觸（如密封件、橡膠）。
Ansys： 隱式求解器極其高效穩(wěn)定，配合LS-DYNA插件，在結構靜力和多物理場耦合上具有統(tǒng)治力。
展開 Abaqus顯式求解時有時勾選了多核運算才能求解，不然報錯，有時因為勾選了才出錯，這是啥原理
本文首先研究商用有限元中最常用的顯式求解算法中心差分法的理論，并給出了一個彈簧顯式動力學分析的Step by Step例子，通過這個例子猜測了Abaqus中采用中心差分法求解顯式動力學問題的過程，然后在自編有限元程序iSolver采用同樣的算法，驗證iSolver的結果和Abaqus完全一致，從而證明Abaqus的內部算法和我們設想的一致。具體驗證過程也可以參考我們的演示錄像：
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884 4分析篇.3-彈簧顯示動力學分析
1.1 中心差分法的理論
中心差分法的標準理論可查看相應的論文，由于和Abaqus的中心差分法比較接近，所以在此不累述。
1.2 Abaqus中心差分法的理論
注：本節(jié)公式均摘自《Abaqus Theory Manual 2.4.5 Explicit dynamic analysis》
1.2.1 差分公式
取i-0.5時刻的速度和 時刻的加速度，則有下式，
式中，
表示速度，
表示加速度，
表示時間步大小。
帶入i時刻的位移，則有，
其中，i時刻的加速度可根據(jù)牛頓定律計算得出，即，
式中，M表示集中質量陣，F(xiàn)表示外力，I表示內力。
展開 LSDYNA-隱式－顯式順序求解，電腦中存的資料
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顯式求解的最新內容
結合作者的理論（尤其是分段線性化和應力驅動的求解思路）我們可以把獨立的vpsc子程序編寫進abaqus里面，為了避免復雜的雅可比推導，以及適用各種復雜的變形工況，推薦使用abaqus的顯式求解器，即vumat程序
以下展示一個使用vpsc-鎂合金本構模型，模擬包含1個單元，單元包好100個晶粒在RD方向壓縮20%的模擬效果（原始模型參數(shù)取自vpsc官方案例,為了減少計算時間使用高應變率進行計算，
UMAT / VUMAT 的二次開發(fā)： 當標準材料庫無法覆蓋新興材料（如具有形狀記憶效應的鎳鈦合金、相變誘發(fā)塑性的TRIP鋼、或者超高周疲勞退化材料）時，最高階的仿真工程師必須依賴Fortran或C++編寫用戶自定義材料子程序（UMAT用于Abaqus/Standard隱式求解，VUMAT用于Abaqus/Explicit顯式求解）。
多物理場求解、結構優(yōu)化、結果可視化等一站式工具，核心模塊涵蓋：
· HyperMesh：全球公認的行業(yè)標桿級前后處理器，幾何處理與網(wǎng)格劃分能力無人能及；
· OptiStruct：頂尖結構優(yōu)化求解器，拓撲、形貌、尺寸優(yōu)化技術引領行業(yè)，輕量化設計核心引擎；
· MotionView/MotionSolve：專業(yè)多體動力學仿真工具，精準模擬機構運動與載荷傳遞；
· Radioss：高端顯式動力學求解器
一、技術根基：三大核心支柱，筑牢仿真可靠性
Radioss 以可擴展性（Scalability）、質量（Quality）、魯棒性（Robustness） 為底層設計邏輯，突破傳統(tǒng)顯式求解的性能與精度瓶頸。
在CAE領域，選擇Standard（隱式）還是Explicit（顯式）求解器，本質上是在平衡“計算精度”與“時間尺度”。
1?? 隱式求解 (Implicit/Standard)
核心是求解 $Ku=F$。每一步都需要進行矩陣求逆和牛頓迭代，以確保力平衡。
特點： 絕對收斂。步長可以很大，不受穩(wěn)定性限制。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1254435
第二十三篇：編寫簡單面內拉伸問題UEL Step By Step
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1256835
第二十四篇：顯式求解Step By Step。
DYNA從入門到精通5個月前
<p>ANSYS LS-DYNA教程</p><p>1 概述</p><p>2 單元</p><p>3 Part 定義</p><p>4 材料的定義</p><p>5 加載，剛性體和邊界條件</p><p>6 接觸面</p><p>7 求解和模擬控制</p><p>8 后處理</p><p>9 重啟動</p><p>10 顯式－隱式順序求解</p><p>11 隱式－顯式順序求解</p><p>ANSYS LS-DYNA實例
結構力學分析（靜力、動力、疲勞）
- 核心算法: 有限元法，分為隱式和顯式兩種求解器。
- 靜力分析: 主要使用隱式有限元法。它通過求解一個巨大的全局剛度矩陣方程 [K]{u}={F} 來計算結構在載荷下的靜態(tài)響應。
- 動力分析: 兩種方法都用。
模態(tài)分析、諧波響應、隨機振動等，通常使用隱式有限元法。跌落、沖擊、爆炸等高速瞬態(tài)事件，必須使用顯式有限元法。
一期一會 | 什么是顯式動力學？6個月前
臨界時間步長和波傳播時間
最重要的一點是，顯式求解每次只求解“當前時間步之后的時間步”。顯式求解器是在每個時間步內計算應變是如何變化的，因此時間步長必須小于應變波穿過模型中最小單元所需的時間。這一限制被稱為臨界時間步長，而聲音穿過材料的速度決定了波傳播時間。對于剛度大的材料和小單元尺寸，關鍵時間步通常約為毫秒級。
training/details/ansys）；Fluent模塊專攻流-熱-固耦合分析，針對電池包液冷系統(tǒng)、發(fā)動機散熱通道等場景，通過20+復雜工況案例，教授流場與熱場的耦合設置技巧（鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/fluent）；LSDYNA模塊聚焦瞬態(tài)沖擊熱應力問題，結合15+實戰(zhàn)項目（如汽車保險杠碰撞熱應力、電池包擠壓熱失控仿真），講解顯式求解器參數(shù)配置與沖擊載荷耦合施加方法
