Abaqus 線性分析的功能增強

模態(tài)分析中增加connector單元的輸出

模態(tài)線性動力學(xué)分析中增加下列Connector單元的輸出，無需指定* connector MOTION即可實現(xiàn)：AXIAL，BUSHING，CARDAN，CARTESIAN和ROTATION。

而且改進了CTF輸出變量在之前版本的模態(tài)疊加分析步中所有connector單元類型都無法輸出的情況。

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提高了響應(yīng)譜分析性能

改進了響應(yīng)譜分析中使用下列計算密集型模態(tài)求和方法進行單元結(jié)果恢復(fù)時的性能，例如完全二次組合法 （CQC）、雙和組合法 （DSC）、分組方法（GRP）。

隨機響應(yīng)分析的功能增強

之前版本中RMS Mises應(yīng)力不是在Abaqus/Standard中計算的，而是在Abaqus/Viewer中計算。大量的輸出數(shù)據(jù)(特征應(yīng)力，廣義位移)必須存儲在輸出數(shù)據(jù)庫中。RMS Mises應(yīng)力計算在大規(guī)模模型分析中的應(yīng)用效果并不理想。計算出的RMS Mises應(yīng)力不會存儲在輸出數(shù)據(jù)庫中。新版本中提高了隨機響應(yīng)分析中單元結(jié)果計算的性能。而且在Abaqus/Standard中實現(xiàn)RMS Mises應(yīng)力計算。

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線性方程及迭代求解器的功能增強

使用AMS解決大規(guī)模的特征問題

新版本可以支持超過20億非零項的大規(guī)模模型，實現(xiàn)了在SMP模式下支持大規(guī)模模型的求解。在SMP機器上大規(guī)模模型的單元計算不能使用多CPUS，但求解器可以并行求解，用法如下：abaqus job=jobname standard_parallel=solver

之前版本中熱交換器的模型因超過20億個非零項而運行失敗。但在40核和1.5TB內(nèi)存的機器上，Abaqus R2021xFD07/R2022xGA能夠順利運行并完成求解。

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AMS特征求解器的GUP加速

在Abaqus R2020xFD02/R2021xFD01中能夠在Windows HPC機器上啟用GPU加速，改善了Linux上的性能。在Abaqus R2022xFD02之后支持最新的英偉達Ampere card(A100),需要升級CUDA和MAGMA庫以支持A100。例一為Benchmark的葉輪模型，820萬DOF，在Linux機器上提取86階模態(tài)結(jié)果，GPU顯著提高了AMS特征求解器的性能。

另外，GPU加速穩(wěn)態(tài)動力學(xué)SSD求解器。例二為整車模型，1750萬DOF，分別運行在Linux和Windows機器上提取10900階模態(tài)結(jié)果，再進行SSD仿真分析。

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迭代求解器（lterative Solver）功能增強

在AbaqusR2022xFD01中增加了非對稱迭代求解器的新實現(xiàn)方式，使用新的Krylov迭代求解器，并增強了AMG代數(shù)多重網(wǎng)格預(yù)處理程序和MCP混合約束預(yù)處理程序來支持非對稱求解，能夠處理明顯的非對稱問題。以發(fā)動機模型為例，模型尺寸為5160萬DOFs和3.65e+15 FLOPs，定義了多處的Tie約束、螺栓預(yù)緊力、摩擦系數(shù)為0.2的接觸對（罰函數(shù)法）和具有非線性法向行為的墊片，由于接觸摩擦產(chǎn)生的不對稱效應(yīng)是明顯的，執(zhí)行UNSYMM=YES的靜力學(xué)分析。

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Abaqus 子結(jié)構(gòu)的功能增強

子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

這個版本對子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫功能進行了重大的重新設(shè)計，特別是：

• 取消了子結(jié)構(gòu)庫.sup文件。子結(jié)構(gòu).sim文件現(xiàn)在是子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的主文件。

• 您必須重新生成以前生成的所有子結(jié)構(gòu)。

• 重新設(shè)計不會改變整個子結(jié)構(gòu)工作流和結(jié)果。所有使用再生子結(jié)構(gòu)的模型的運行方式與以前相同。

• 隨著.sup文件的取消，作為多個子結(jié)構(gòu)容器的 "子結(jié)構(gòu)庫 "的概念已經(jīng)過時。因此，每個子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫變成了一套完全獨立的使用子結(jié)構(gòu)名稱生成的文件。你可以復(fù)制、重命名和刪除這些文件。

• Concentration of solid particles in the electrodes (microscale).

Keyword界面的改變包括：

• 與子結(jié)構(gòu)庫相關(guān)的選項被刪除，如子結(jié)構(gòu)復(fù)制*SUBSTRUCTURE COPY, 子結(jié)構(gòu)刪除*SUBSTRUCTURE DELETE，以及子結(jié)構(gòu)目錄*SUBSTRUCTURE DIRECTORY。

• 其他與子結(jié)構(gòu)相關(guān)的選項(*SUBSTRUCTURE GENERATE和*ELEMENT) 仍然支持傳統(tǒng)的子結(jié)構(gòu)庫ID命名規(guī)則，但有不同的含義：Library現(xiàn)在是子結(jié)構(gòu)名稱的前綴，id是后綴，結(jié)果子結(jié)構(gòu)名稱是library_Zn。這個規(guī)則保證了與現(xiàn)有輸入文件的向后兼容性。

• 新的參數(shù)可用于*SUBSTRUCTURE GENERATE和*ELEMENT選項，允許指定子結(jié)構(gòu)的名稱，該名稱用于命名子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫文件。名稱值可以是任何有效的名稱，包括library_Zn。

• 目前支持新舊兩種命名規(guī)則。強烈建議使用新的命名規(guī)則。

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基于頻率的子結(jié)構(gòu)

使用直接穩(wěn)態(tài)動力學(xué)分析和子結(jié)構(gòu)生成分析的組合定義基于頻率的子結(jié)構(gòu)。

• 直接SSD分析與保留節(jié)點自由度相結(jié)合，在用戶指定頻率下生成基于頻率的子結(jié)構(gòu)的算子。

• 子結(jié)構(gòu)生成的分析在合并子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中同時存儲基于頻率的子結(jié)構(gòu)算子和常規(guī)子結(jié)構(gòu)算子。

• 根據(jù)分析類型和子結(jié)構(gòu)屬性，使用一組或另一組算子。

• 可以在分布式內(nèi)存并行 （DMP） 模式下生成基于頻率的子結(jié)構(gòu)，以便在大型模型中實現(xiàn)更好的可擴展性。

對非對稱子結(jié)構(gòu)的增強

在當(dāng)前的子結(jié)構(gòu)生成分析中無論是否使用對稱或非對稱求解器，都可以生成子結(jié)構(gòu)解算器的對稱、非對稱或同時生成對稱和非對稱實例。

引入了一個新的選項，用法上通過控制結(jié)構(gòu)剛度矩陣的對稱和非對稱實例的比例，進行參數(shù)化研究。此選項只允許在復(fù)雜頻率提取分析中使用。

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Abaqus 接觸和約束功能增強

默認考慮接觸特征邊

Abaqus/Explicit自動選擇哪些邊要考慮接觸。提高了精確度和易用性，增加了少量(≈10%)額外的計算時間。在最近的版本中進行了開發(fā)和增強(現(xiàn)在默認情況下可以激活)。先前的默認值，僅考慮周長邊和梁參考邊所在的接觸。

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Abaqus/Standard中通用接觸動態(tài)分配接觸單元和節(jié)點

之前版本中針對接觸單元和節(jié)點的大規(guī)模靜態(tài)分配，由于它們中的大多數(shù)都是不激活的，顯著影響了性能。如果靜態(tài)分配不足，偶爾會發(fā)出錯誤消息。Abaqus 2022 GA采用內(nèi)部接觸單元和節(jié)點的動態(tài)分配，避免了大量不激活的接觸單元和節(jié)點，通常性能會提高10% 到20%。

當(dāng)通用接觸面上節(jié)點的比例很大，而且接觸面節(jié)點的小部分在接觸中是激活的，此時性能的改善往往是最顯著的。

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Abaqus/Standard中通用接觸中與分析步相關(guān)的接觸

此功能允許用戶為某一分析步暫停某個接觸，類似于接觸對中已有的model change功能，但使用不同的關(guān)鍵字來表征。

當(dāng)需要在Abaqus2022GA通用接觸的模型級使用Contact Inclusions包含/引入接觸時，必須指定仿真中可能接觸區(qū)域的“包絡(luò)線”。在模型部分中指定接觸初始化，會延續(xù)到重新引入接觸的分析步中，但優(yōu)先使用在該分析步中指定的接觸初始化。當(dāng)接觸重新引入時也可以對干涉配合進行建模。在分析步級中不允許使用無應(yīng)變節(jié)點調(diào)整。

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Abaqus/Explicit改進了含C3D10單元的約束功能

解決了以前版本中遇到的穩(wěn)定性和準確性問題，也避免了一些涉及C3D10單元的人為增加的質(zhì)量約束。例如Distributing coupling，基于面的TIE約束。使用C3D10單元的基于面TIE約束的實例對比如下：

對于Abaqus/Explicit中10節(jié)點四面體單元，演示仿真模型中C3D10相對于C3D10M，增量減少約28%，每個增量的處理時間提高了12%，仿真時間提高了37%。

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Abaqus/Explicit中約束的性能診斷

Abaqus/Explicit在大多數(shù)情況下能夠精確地執(zhí)行約束，有時需要每個增量求解隱式方程，即通常小于12個變量的線性方程。然而重疊約束(和connectors)可能導(dǎo)致大量非線性系統(tǒng)方程。如果每個處理器由一個CPU處理，就降低性能和并行擴展。

新的診斷方法主要處理大規(guī)模模型的案例。Abaqus/Explicit估算系統(tǒng)每次求解通過時的浮點操作(FLOPs)。在不同F(xiàn)LOP閾值處發(fā)布信息，警告或者錯誤消息。而且會控制將這種類型的錯誤消息降級為警告消息。

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Abaqus/Explicit中非圓形截面梁的接觸增強

之前版本中已有梁截面的接觸處理方法，無論梁或桁架單元的實際截面是什么，梁和桁架單元的接觸邊都具有圓形截面。接觸邊的半徑等于截面周圍最外圓的半徑。新方法用于實現(xiàn)與實際橫截面的接觸行為。支持的梁截面包括多邊形截面（ARBITRARY，BOX，HEX，I，L，RECT，TRAPEZIOD）和圓形截面（CIRC和PIPE）

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Abaqus/Standard電自由度的界面電導(dǎo)和擴散

之前版本中無論接觸開啟或閉合默認使用零的界面?zhèn)鲗?dǎo)。新版本中閉合狀態(tài)的接觸界面具有高的界面?zhèn)鲗?dǎo)，自動選擇數(shù)值來仿真計算。開啟狀態(tài)的接觸界面默認為零的界面?zhèn)鲗?dǎo)。

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Abaqus/Explicit 技術(shù)和性能增強

Co-Simulation功能增強

增強的G&C算法現(xiàn)在可以在并行的耦合端運行。目的是處理結(jié)構(gòu)到結(jié)構(gòu)的強耦合，使用Standard+Explicit耦合和Simpack+Explicit 耦合。當(dāng)耦合端子循環(huán)時，性能得到提高。小時的間增量的耦合端現(xiàn)在僅在目標時間點處隨著指向交互。而且改進了映射性能。

聯(lián)合仿真引擎(CSE)的并行化正在不斷發(fā)展。對于R2022xHF1，耦合端程序可以并行注冊協(xié)同仿真區(qū)域，并行交換數(shù)據(jù)。因此，耦合端不再需要通過單個進程收集并與CSE進行接口。

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Hybrid Message Parallelism (HMP)并行功能增強

首先快速回顧一下HMP用法：abaqus -cpus N -threads_per_mpi_process T -input …。新版中提高了高核數(shù)下的性能。成功測試了8000核的HMP。而且提高了MPI在DMP和HMP模式下的性能，及double=constraint執(zhí)行的性能。進一步降低了packager的內(nèi)存消耗，可以在節(jié)點上使用大約256GB內(nèi)存處理7500萬單元的模型。以Abaqus/Explicit 手機跌落模型測試為例，手機從1米高度跌落至堅硬的地板上，仿真周期:為沖擊后1ms，模型中Contact, plasticity, 和failure models呈現(xiàn)非線性行為。HMP通常在Intel處理器上執(zhí)行DMP。HMP使更高內(nèi)核的使用更具吸引力。

豐田Venza整車碰撞模型(e13.inp)的并行實例中，500萬單元，2900萬DOF，模擬在時速35mph下碰撞40ms的時間，使用硬件環(huán)境為Intel Broadwell E5 2680 V4 2.4GHz 進行單精度計算。每個版本中都有性能的改進。