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【Nastran高性能】关乎仿真效率的那些因素-动力篇

5年前浏览5043

1 概述

在前面的文章中我们介绍了高性能仿真的重要性和Nastran静力学仿真中常用的高性能仿真设置选项。从其中的对比案例可以知道,提高并行核数、增大可用内存、选择合适的求解算法都对仿真有明显的加速效果。本文在前文基础上,继续介绍Nastran在动力学仿真中的高性能设置选项。

2 硬件与模型

本文算例所用计算机主要硬件及操作系统型号见下表。

操作系统

Win7 64位

工作站型号

Dell T7810

内存

64Gb

线程数

24个

 算例所用的MSC Nastran软件型号为2018,计算模型为一根无约束的实心方梁,自由度数约为202万,详见下图。

图1.png

3 动力学加速算法

并行核数与可用内存对仿真效率有直接影响,但前文已介绍怎么设置,本文不再赘述。本文主要介绍动力学仿真加速算法ACMS(自动部件模态综合法)的使用方法、使用注意事项和加速效果。

ACMS方法在求解过程中会对求解域自动分割,分别求解再做模态合成。可以用在模态求解以及模态法相关的动力响应求解中,包括下述问题:

1)  Sol 103——模态分析

2)  Sol 110——模态法复特征值分析

3)  Sol 111——模态法频率响应分析

4)  Sol 112——模态法瞬态响应分析

3.1 ACMS使用方法

调用ACMS方法只需在Nastran模型文件中的执行控制段添加下图所示的控制语句即可。

图2.png

Nastran 2018版本对ACMS方法做了调整,采用新旧两种模式,新模式对内存依赖比较大,但效率更高。如果使用时出现内存不足的报错,可参考上图改成旧模式。

3.2 ACMS注意事项

使用默认的Lanczos方法同时支持频率范围和模态阶数两种特征值提取方法,而使用ACMS方法,只支持频率范围一种,而且必须定义频率上限。只定义模态阶数,求解会报错;同时定义频率范围和模态阶数,求解时只考虑频率范围。当模型文件中没有指定频率上限时,求解后的报错信息见下图。

图3.PNG

如果仿真后出现这个问题,只需在模型文件中增加频率上限即可,参考下图。

图4.png

3.3 ACMS应用效果

仿真规模由模型规模和求解范围决定。本文将模型规模固定,对比不同求解范围情况下 Lanczos法与ACMS法在仿真耗时上的不同,详见下图。求解时统一采用了16核SMP并行,可用内存统一为物理内存的75%。

图5.png

当只需求解10阶模态时,两种方法所耗费的时间几乎相同;求解100阶模态时,ACMS法耗时减少27.55%;求解200阶模态时,ACMS法耗时减少33.89%。经过以上对比,可以得出求解范围越大ACMS加速效果越明显的结论。

本文主旨是介绍ACMS法的使用方法,读者可以自行对比模态求解阶数固定、模型规模不同情况的加速效果。应该呈现模型规模越大,加速效果越明显的规律。

4 结论

ACMS法在大规模动力学仿真中经常被使用,可以大幅度提高仿真效率。本文只介绍了ACMS法的初级使用方法,实际上Domainsolver卡片内包括多个可以手动调整的参数。如果对卡片足够熟悉,可以进行更详细的设置,从而进一步提高效率。更多内容请参考Nastran帮助文件中的《Quick Reference Guide》和《High Performance Computing User‘s Guide》。


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首次发布时间:2019-04-09
最近编辑:5年前
五星连珠
硕士 | 客户经理 MSC
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