SIMULIA｜Abaqus 2022x新功能介绍第三弹

拓展 Abaqus 线性分析和接触约束技术的最新进展


引言

在工程模拟领域，ABAQUS作为一种先进的有限元分析软件，持续优化其功能以满足复杂分析的需求。本篇文章详细探讨了ABAQUS近年来在模态分析、响应谱分析、接触和约束功能的增强，特别是针对模态线性动力学分析、随机响应分析、大规模线性方程求解、接触处理、子结构数据库设计以及CoSimulation功能的最新改进。

模态分析与模态线性动力学

在模态线性动力学分析中，ABAQUS放宽了对`Connector Motion`关键字的特定要求，使得新的连接器单元（如AXIAL，BUSHING，CARDAN，CARTESIAN和ROTATION）在模态分析中能自动输出求解结果，无需特意指定输出命令。这一改进不仅提升了分析的便利性，还增强了结果的准确性。此外，CTF输出变量在模态叠加分析步中的输出限制得到了改进，允许所有类型连接器单元的信息在分析过程中得到捕获与处理。

针对线性方程和迭代求解器的性能提升

在大规模线性问题求解方面，ABAQUS提供了解决超过20亿非零项问题的能力。在顺序多处理模式下支持大型模型的求解分配，而求解器通过并行计算提高了性能。针对特定硬件的加速，比如通过Windows HPC系统的GPU计算优化解决方案，显著提高了求解大型模型的效率。针对Abaqus/Explicit中的约束功能进行了改进，解决了稳定性和准确性问题，通过优化约束处理流程，实现了更佳的性能。




随机响应分析的提升

随机响应分析中，RMS Mises应力现在能够直接在ABAQUS/Standard中精确计算，避免了转至ABAQUS/Viewer的情况。这改善了大规模模型分析中的性能，同时优化了输出数据库的存储效率。适应了模型的复杂性变化，增强了随机响应分析中单元结果的计算效率，特别是通过引入更高效的数学求和方法（如完全二次组合法CQC、双和组合法DSC、分组方法GRP）进行了系统性能的增强。

接触和约束功能增强

ABAQUS对接触功能进行了优化，提高方法对接触特征边的自动识别能力，增强了实际模型的精度和计算效率。在通用接触中，增加了对模型级接触暂停的直接支持，使用户能够灵活调整接触策略。在约束功能方面，ABAQUS改进了含C3D10单元的约束处理，通过消除人为加质量的现象，不仅增强了稳定性也提升了计算性能。

子结构数据库的革新

子结构数据库设计的彻底重新规划取消了往年依赖的`.sup`文件，简化了文件管理流程，增强了数据的组织结构。对于子结构/元素,name可用于指定文件名，保持了向前兼容性的同时引入了新命名规则的建议。这一改进不仅简化了文件交互流程，也提升了子结构分析的效率与灵活性。

CoSimulation功能的增强

在CoSimulation层面，基于耦合应用上级软件的并行化能力显著提升，尤其是提高了结构到结构强耦合问题的处理效率。对于更复杂的多软件协同计算，实现了性能优化和效率提升。

HMP并行功能的推进

最后，ABAQUS在HMP并行功能上的提升，不仅扩大了高性能计算的优势，还大大增加了在大规模数据量与高核数计算环境中的应用可能性。使局限于传统的节点与CPU分配的界限被打破，使得更庞大的模型和更复杂的仿真任务变得现实可行。

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