[常见问题1-16]

使用 ABAQUS 软件进行有限元分析时，如何缩短计算时间?

[解 答]

提高求解精度和缩短计算时间是有限元分析的两个重要目标，而这二者又是互相矛盾的缩短计算时间往往要以牺牲计算精度作为代价。如何根据不同的问题类型和求解要求建立最合理的模型，用尽量短的计算时间得到足够精确的结果，是有限元分析过程中的一个重要问题。影响分析时间的主要因素包括下列几个方面。

1）分析类型：二维平面应力、平面应变和轴对称问题要比三维问题的模型规模小得多，如果所分析的问题符合二维模型的特征，就没有必要建立三维模型。《实例详解》中的很多实例都使用了二维模型，读者可以仔细思考一下在什么情况下可以选择二维模型。

另外，非线性问题比线性问题迭代收敛难度大，如果在模型中定义了接触、几何非线性、弹塑性材料等非线性参数，计算时间也会大大增加。

2) 网格密度:网格越细化，单元和节点数目就越多，计算时间也就越长。

3) 单元类型:对于同样的网格，二次单元 (例如 C3D20R)·比线性单元(例如C3D8R)增加了很多内部节点，因此计算时间会大大增加。完全分单元(例如 C3D8和非协调单元(例如 C3D8) 的分点比减分单元(如 CD8R)多，计算时间对更长一些。

4) 接触的定义:接触面上的节点越多，计算时间就越长。有限滑移接触算法 (finite

sliding)比小滑移接触算法 (small sliding) 计算量大，计算时间也更长。

5)分析步时间、增量步和代步:在静力分析中，分析步时间没有实际的物理含义计算时间取决于迭代步和增量步的数量。问题越复杂，收敛难度越大，增量步长就越小，需要的迭代次数也就越多，计算时间就会越长。

在动力分析中，分析步时间对应实际的物理时间，分析步时间越长，则求解时间越长。般情况下，在 ABAOUS/Explicit 分析中都只定义很短的分析步时间 (例如0.02 s)否则可能计算时间过长。

另外，影响 ABAQUS/Explicit 分析时间的关键因素是稳定极限值，它取决于最小单元尺寸、材料性质、材料密度、单元类型等因素，详见本书第 15.4.2 节“ABAQUS/Explicit 分析的增量步长”。

6) 计算机的性能:增大内存可以大大缩短 ABAQUS/Standard 分析的计算时间，而对ABAQUS/Explicit 分析影响不大。提高CPU 的主频、使用多 CPU 或并行计算对于加快ABAQUS/Standard 和 ABAOUS/Explicit 的分析速度都很有效。

[常见问题 1-17]

提交分析作业后，在 Windows 任务管理器中看到分析作业正在运行，但 CPU 的使用率很低，好像没有在执行任何工作任务，而硬盘的使用率却很高，这是什么原因?

[解 答]

正常情况下，分析计算过程中的 CPU 的占用率是比较高的，内存的使用量也比较大而不会出现长时间的硬盘读写。出现上述现象时，很可能是模型中存在错误，ABAQUS 正在把关于各个单元或节点的错误信息或警告信息写人 DAT 文件或 MSG 文件。例如，如果没有为单元赋予截面属性，ABAOUS 就会把每个单元的相关错误信息都写人 DAT 文件，如果模型非常庞大，单元数目巨大，就会出现长时间写人硬盘的现象。

如果在分析过程中出现上述现象，应立刻查看 DAT 文件、MSG 文件和STA 文件中的错误信息或警告信息，如果发现问题，则应中止当前的分析，改正模型中的错误，然后再提交分析作业。