Solvery analizy

W analizie metodą elementu skończonego (FEA), problem jest przedstawiany jako układ równań algebraicznych, które muszą zostać rozwiązane równocześnie. Istnieją dwie klasy metod rozwiązania: bezpośrednia i iteracyjna.

Metody bezpośrednie rozwiązują równania przy użyciu dokładnych technik numerycznych. Metody iteracyjne rozwiązują równania przy użyciu technik przybliżeniowych, w których w każdej iteracji zakładane jest rozwiązanie i obliczane są skojarzone z nim błędy. Iteracje są powtarzane do czasu, gdy błędy osiągną wartości do przyjęcia.

Oprogramowanie oferuje następujące wybory:

• Automatyczny. Oprogramowanie wybiera solver w oparciu o typ badania, opcje analizy, warunki kontaktu itp. Niektóre opcje i warunki stosują się tylko do jednego z solverów Direct Sparse lub FFEPlus.

• Direct Sparse

• FFEPlus (iteracyjny)

Wybieranie solvera

Wybór automatyczny solvera jest opcją domyślną dla badań statycznych, częstotliwości, wyboczenia i termicznych.

W przypadku problemów kontaktu wielopowierzchniowego, gdzie powierzchnia kontaktu jest odnajdowana w drodze kilku iteracji kontaktowych, preferowany jest solver Direct Sparse.

Dla badań nieliniowych modeli, które posiadają ponad 50 000 stopni swobody, aby uzyskać rozwiązanie w krótszym czasie efektywniejsze jest użycie solvera FFEPlus.

Obydwa solvery są efektywne dla niewielkich problemów (do 25 000 stopni swobody), jednakże w przypadku rozwiązywania dużych problemów różnice w wydajności (prędkości i użycia pamięci) mogą być znaczne.

Jeżeli solver wymaga większej ilości pamięci niż dostępna w komputerze, to wykorzystuje on przestrzeń dyskową do zapisania i odzyskania danych tymczasowych. Gdy taka sytuacja wystąpi, wyświetlany jest komunikat informujący, że rozwiązanie wykracza poza główną część systemu i postęp prac będzie wolniejszy. Jeżeli ilość danych do zapisania na dysku jest bardzo duża, postęp może być skrajnie powolny.

Poniższe czynniki pomogą w wyborze właściwego solvera:

• Rozmiaru problemu. Generalnie solver FFEPlus jest szybszy przy rozwiązywaniu problemów o liczbie stopni swobody (DOF) powyżej 100 000. Jest on bardziej efektywny ze wzrostem rozmiarów problemu.

• Zasobu komputera. Szczególnie solver Direct Sparse jest tym szybszy, im więcej pamięci jest dostępne w komputerze.

• Właściwości materiału. Gdy współczynniki sprężystości materiałów użytych w modelu różnią się znacznie (jak np. stal i nylon), to solvery iteracyjne są mniej dokładne od metod bezpośrednich. W takich przypadkach zalecany jest solver bezpośredni.

Stan Solvera

Okno Stan Solvera pojawia się przy uruchomieniu badania. Dodatkowo do informacji postępu wyświetla ono:

• Użycie pamięci

• Upłynęło czasu

• Informacje specyficzne dla badania takie jak stopnie swobody, liczba węzłów, liczba elementów

• Informacje solvera takie jak typ solvera

• Ostrzeżenia

Wszystkie badania używające solvera FFEPlus (iteracyjny) pozwalają na uzyskanie dostępu do wykresu konwergencji oraz parametrów solvera. Wykres konwergencji pomaga w wizualizacji konwergencji rozwiązania. Parametry solvera pozwalają na manipulowanie iteracjami solvera tak aby można było poprawić dokładność lub poprawić szybkość z mniej dokładnymi wynikami. Mona użyć wstępnie ustalonych wartości solvera lub zmienić:

• Maksymalna dozwolona liczba iteracji (P1)

• Próg zatrzymujący (P2)

Aby poprawić dokładność, należy zmniejszyć wartość progu zatrzymującego. W wolno zbiegających się sytuacjach, można poprawić szybkość; z mniej dokładnymi wynikami poprzez zwiększenie wartości progu zatrzymującego lub zmniejszenie maksymalnej liczby iteracji.