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显式动力学分析中巧用子循环提升计算效率

 复合材料力学 2022-01-19

在上一篇《为什么显式分析中要慎用质量缩放Mass scaling?》文章中,提到了除质量缩放之外的另一种提高显式分析计算效率的方法,即子循环技术“subcycling”,后台有很多小伙伴咨询子循环如何使用,本篇就简单举例示意一下子循环技术在Abaqus中的使用方法。

01

子循环技术

Abaqus / Explicit中的子循环方法基于域分解。在该方法中,要先定义一个在分析期间保持不变的子循环域,即单元集合。定义了子循环区域以后,计算过程中将自动调用域级的并行算法。每个子循环区域和非子循环区域是相互独立的,采用不同的稳定时间增量。 主域为非子循环区域,采用的是较大的稳定时间增量,子循环区域使用较小的稳定时间增量。

子循环区域的时间增量大小可以被主并行域的时间增量整除,来保证所有子域与主并行域有相同的时间点。另外,位于主域和子循环区域共用的交界节点需要特殊处理,这些节点上的速度取自非子循环区域,并且在子循环期间是恒定的,在子循环期间这些节点的位移呈线性变化。

子循环技术的优点就是可以实现不同的单元集合采用不同的稳定时间增量,当一个模型的稳定时间增量受限于少数单元集合时,对该单元集使用子循环,可以减少整个模型的分析时间。

02

Abaqus/explicit中如何使用子循环

目前,Abaqus CAE中暂不支持子循环技术,使用时需要编辑关键字,格式如下:

*SUBCYCLING, ELSET=element_set_name

其中element_set_name即为需要定义子循环的单元集合名称。

以下是关键字编辑模板,蓝色代码为CAE自动成部分,红色是需要自定义的跟子循环相关的代码,绿色部分为注释行,注意子循环关键字的使用位置:

*HEADING


*ELSET, ELSET=ZONE1

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

*END STEP

具体步骤如下:

(1) 选择部分尺寸较小的单元创建一个单元集合

(2)生成inp文件

(3)用文本编辑器打开inp文件,按照上述模板在*step语句之前加入subcycling关键字。

也可以在Abaqus/CAE中,点击Model→Edit keywords菜单,选择需要编辑的模型,在弹出的对话框中找到需要添加关键字的位置,将subcycling语句加入进去即可。

03

案例解析

一个接触分析问题,单元类型为二阶10节点四面体单元,选择下图所示的红色区域作为子循环域。

子循环模型(左)和非子循环模型(右)中关键字差异如下:

非子循环模型的稳定时间增量为9.93118e-8。

子循环模型的稳定时间增量为3.96325e-7。

04

案例下载

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