ansys動(dòng)力學(xué)授課.doctmp

1、l SPARSE（稀松矩陣求解器）適合與求解實(shí)數(shù)對(duì)稱或非對(duì)稱矩陣、復(fù)數(shù)對(duì)稱與非對(duì)稱矩陣。僅適用于靜力分析、完全法諧響應(yīng)分析、完全法瞬態(tài)分析、子結(jié)構(gòu)分析、PSD譜分析，對(duì)線性與非線性計(jì)算均有效。特別的，對(duì)于常遇到的正定矩陣的非線性中，SPARSE求解器優(yōu)先推薦。而在網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常發(fā)生變化的接觸分析中，SUBSTR求解器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其他典型的應(yīng)用有：由SHELL單元或者BEAM單元構(gòu)建的計(jì)算模型；由SHELL單元或者BEAM單元或者SOLID單元構(gòu)建的計(jì)算模型。還有多分支的結(jié)構(gòu)，如汽車尾氣排放和渦輪葉片由于將計(jì)算速度和效用結(jié)合較為完美，因此這是一種進(jìn)行迭代計(jì)算很有效的求解器。一般而言，SAPR

2、SE求解器相對(duì)于FRONT求解器而言，需要的內(nèi)存較小，但是跟PCG求解器使用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存卻大致相當(dāng)。如果內(nèi)存有限，該求解器在不增加CPU時(shí)間和益處內(nèi)存的情況下，并不能充分工作。稀疏求解法是使用消元為基礎(chǔ)的直接求解法，在ANSYS10.0中其為默認(rèn)求解選項(xiàng)。其可以支持實(shí)矩陣與復(fù)矩陣、對(duì)稱與非對(duì)稱矩陣、拉格朗日乘子。其支持各類分析，病態(tài)矩陣也不會(huì)造成求解的困難。稀疏矩陣求解器由于需要存儲(chǔ)分解后的矩陣因此對(duì)于內(nèi)存要求較高。其具有一定的并行性，可以利用到4-8cpu.該求解器具有3種求解方式：核內(nèi)求解，最優(yōu)核外求解，最小核外求解。強(qiáng)烈推薦使用核內(nèi)求解，此時(shí)基本不需要磁盤的輸入與輸出，能大幅度提高求解速

3、度；而核外求解會(huì)受到磁盤輸入/輸出速度的影響。對(duì)于復(fù)矩陣或非對(duì)稱矩陣一般需要通常求解2倍的內(nèi)存與計(jì)算時(shí)間。相關(guān)命令：bcsoption,incoere 運(yùn)行核內(nèi)計(jì)算bcsoption,optimal 最優(yōu)核外求解bcsoption,minimal 最小核外求解（非正式選項(xiàng)）bcsoption,force,memrory_size 指定ANSYS使用內(nèi)存大小/config,nproce,CPU_number 指定使用cpu的數(shù)目l FRONT（波前求解器）程序通過三角化消去所有可以由其他自由度表達(dá)的自由度，知道最終形成三角矩陣，求解器在三角化過程中保留的節(jié)點(diǎn)自由度數(shù)目稱為波前，在所有自由度被處理

4、后波前為0，整個(gè)過程中波前的最大值稱為最大波前，最大波前越大所需內(nèi)存越大。整個(gè)過程中波前的均方值稱為RMS波前，RMS波前越大，求解時(shí)間越長(zhǎng)相關(guān)命令：EQSLV,FRONT 選用波前求解.l JCG（雅克比共和梯度矩陣迭代計(jì)算求解器）僅適用于靜力分析、完全法諧響應(yīng)分析、完全法瞬態(tài)分析?？蓱?yīng)用到結(jié)構(gòu)分析和多物理場(chǎng)分析中。可用于求解對(duì)稱、非對(duì)稱矩陣、復(fù)雜矩陣、正定矩陣、不定矩陣的求解。推薦在在結(jié)構(gòu)和多物理場(chǎng)的環(huán)境中的三維諧響應(yīng)分析中使用該求解器。在熱傳遞、電磁學(xué)、壓電體和聲場(chǎng)分析中十分有效。該方法在分布式內(nèi)存的分析以及共享內(nèi)存的分析中同樣可以運(yùn)用。另外該方法的局限性是該求解器僅適用于剛度對(duì)稱的靜力

5、分析和完全法瞬態(tài)分析。在分布式ANSYS中不支持 fast thermal操作。l ICCG（非完全Cholesky共軛梯度矩陣迭代計(jì)算求解器）其類似于JCG求解器，但比之使用了更加復(fù)雜的先決條件，所以在病態(tài)矩陣的求解上比JCG更好，但所用的內(nèi)存也是JCG的2倍。同樣也只能用于靜態(tài)分析、安全諧波分析和完全瞬態(tài)分析?？捎糜谇蠼鈱?duì)稱、非對(duì)稱矩陣、復(fù)雜矩陣、正定矩陣、不定矩陣的求解。推薦在在結(jié)構(gòu)和多物理場(chǎng)的環(huán)境中的三維諧響應(yīng)分析中使用該求解器。相對(duì)于JCG求解器而言，他需要更大的內(nèi)存。l QMR（準(zhǔn)最小余量迭代求解器）該求解器僅適用與完全發(fā)諧響應(yīng)分析，可應(yīng)用到高頻電磁分析，并可以應(yīng)用到對(duì)稱矩陣、復(fù)雜

6、矩陣、正定矩陣與不定矩陣的求解當(dāng)中去，該求解法比ICCG求解法更加穩(wěn)定。l PCG（預(yù)條件求解器）跟SPARSE 和 FRONT求解器相比，他要求較小的硬盤空間，對(duì)于求解較大模型計(jì)算速度更快。對(duì)于板殼、3-D模型，較大2-D模型，P-方法分析十分有效，對(duì)于其他問題如帶有對(duì)稱矩陣，稀松矩陣、正定、不定的非線性求解中，PCG求解方法也是十分值得推薦的。PCG求解法要求的內(nèi)存至少是JCG的兩倍。僅對(duì)靜力分析、完全法瞬態(tài)分析，LANCZOS擴(kuò)展的模態(tài)分析有效，PCG求解器可以有效的帶有約束方程的矩陣求解。該方法提供了其他供選擇 操作（1）MSAVE命令，可以使得PCG在應(yīng)用時(shí)節(jié)省大量?jī)?nèi)存（2）PREC

7、ISION命令，用于指明單精度，系統(tǒng)可因此減少30%70%的內(nèi)存需求PCG求解器可以處理有高級(jí)單元帶來(lái)的病態(tài)問題。病態(tài)可以有單元的大長(zhǎng)寬比造成，也可以由單元的接觸屬性，彈塑性屬性等造成。AMG(代數(shù)多重網(wǎng)格迭代方程求解器)僅適用于靜力分析和完全發(fā)瞬態(tài)分析。AMG求解器適用于求解對(duì)稱矩陣。該求解器并不能用于子模型的分析求解，也不能應(yīng)用于產(chǎn)生、利用以及還有P-單元的模型的分析。如果還有P-單元，則直接轉(zhuǎn)向波前求解器。對(duì)于單一結(jié)構(gòu)（只含有UXYZ與ROTXYZ自由度的結(jié)構(gòu)）的求解，該方法十分有效。在單一熱分析（只含有TEMP）的分析中該方法也可以應(yīng)用。但是并不是十分有效。在病態(tài)問題中ICCG求解遇到

8、收斂困難，則推薦使用AMG求解。在單核環(huán)境中，一個(gè)CPU時(shí)間里，在共享存儲(chǔ)并行機(jī)上處理病態(tài)問題AMG處理器的處理效率要比ICCG高很多，盡管對(duì)于常見問題，AMG交付的處理與ICCG差不多。在多核計(jì)算環(huán)境中，AMG求解器在共享存儲(chǔ)并行機(jī)上處理上處理病態(tài)問題的效率比ICCG要高達(dá)數(shù)倍，同樣的情況也發(fā)生在處理帶有不定矩陣的非線性分析中。AMG求解是ANSYA高效求解的一部分。但是這需要額外的LISENCE。關(guān)于詳細(xì)的多核求解的信息，請(qǐng)參看ANSYS幫助。AMG是一個(gè)專門為SMP系統(tǒng)服務(wù)的求解器，其適用于靜態(tài)和完全瞬態(tài)分析，對(duì)于單場(chǎng)的結(jié)構(gòu)分析十分有效，對(duì)于病態(tài)問題的求解性也優(yōu)于JCG與ICCG求解器。

9、l ITER（自動(dòng)選擇迭代容差求解器）自動(dòng)選擇迭代容差求解器適用于解決多物理場(chǎng)問題。對(duì)于迭代求解的容差是自由選擇，其的容差選擇是基于用戶選擇的容差（通過TOLER來(lái)確定）。這個(gè)求解器僅對(duì)電磁分析、穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熱分析、靜態(tài)線性分析、沒有高階單元的完全瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析實(shí)用。如果你需要了解自動(dòng)求解器操作的選擇命令，但并沒有達(dá)到合適的選擇條件，則計(jì)算會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到波前求解器進(jìn)行求解。l DSPARSE（分布式稀松矩陣求解器）分布式稀松矩陣求解器，在數(shù)學(xué)上他近似于SPARSE（稀松矩陣求解器）求解器，主要局別是在于該求解器是在分布式架構(gòu)上是并行計(jì)算的。因此，他在12核的系統(tǒng)中可以達(dá)到60多倍的加速。然而，他的總

10、內(nèi)存使用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非分布式SPARSE求解器，因?yàn)槊總€(gè)分塊的計(jì)算是在單個(gè)CPU的內(nèi)存中完成分塊計(jì)算的。與SPARSE求解器類似，這個(gè)求解器非常適合求解含有病態(tài)問題的非線性求解。DSPARSE求解器只在實(shí)對(duì)稱矩陣、復(fù)對(duì)稱矩陣中有效。系統(tǒng)架構(gòu)的不同使得該求解器的效率有所區(qū)別，適合于該求解器的理想架構(gòu)是：?jiǎn)魏藱C(jī)器組成的多機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過分布每個(gè)機(jī)器的I/O結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并要求有高速網(wǎng)絡(luò)支持。這樣的系統(tǒng)如Infiniband.該求解器只對(duì)有分布式LISENCE的ansys使用。更多信息請(qǐng)參看：Distributed ANSYS Guide.求解器對(duì)內(nèi)存及I/O需求求解器類型描述適用的模型大小內(nèi)存

11、使用磁盤使用稀疏矩陣直接求解器使用于所有分析特別是難于收斂的病態(tài)問題1w-50w自由度（超出此范圍也能很好使用）1GB/MDOF(最優(yōu)核外求解)10GB/MDOF(核內(nèi)求解10GB/MDOF波前求解器適合小模型的非線性分析所需內(nèi)存小，但求解慢小于5w自由度小于0.5GB/MDOF10GB/MDOFPCG求解器想稀疏求解器相比減少了I/O，特別適合大模型5w-1000w+自由度0.3GB-1GB/MDOF0.5GB/MDOFJCG求解器特別適合單場(chǎng)領(lǐng)域5w-1000w+自由度0.5GB/MDOF0.5GB/MDOFICCG求解器適合JCG無(wú)法收斂的復(fù)雜問題5w-1000w+自由度1.5GB/MDOF0.5GB/MDOF分布式稀疏矩陣求解器類似于稀疏矩陣求解器，可利用到16cpu，需要PP