Řešiče analýzy

K řešení soustavy rovnic jsou k dispozici tří přímé a jeden iterativní řešič.

V analýze konečných elementů je problém reprezentován soustavou algebraických rovnic, které musejí být řešeny současně. Existují 2 třídy metod řešení : přímá a iterativní.

Přímé metody řeší rovnice pomocí přesných numerických metod. Iterativní metody řeší rovnice pomocí aproximace, kdy v každé iteraci se získá řešení a vyhodnotí se asociované chyby. Iterace pokračují, dokud nejsou chyby přijatelné (v toleranci).

Software nabízí následující volby:

Automatické Software vybere řešiče podle typu studie, možností analýzy, podmínek kontaktu, atd. Některé možnosti a podmínky jsou použity pouze pro řešiče Direct Sparse nebo FFEPlus.
Direct Sparse Vyberte řešič Direct Sparse:
  • pokud používáte počítači s dostatkem paměti RAM a více procesory;
  • při řešení modelů s kontaktem Žádný průnik;
  • při řešení modelů dílů se značně odlišnými vlastnostmi materiálů.
Pro každých 200 000 stupňů volnosti potřebujete 1 GB paměti RAM pro lineární statickou analýzu. Vztah mezi počtem rovnic (stupňů volnosti) a požadavky na paměť není lineární. Pro nejnáročnější požadavky datových úložišť (přidělená velikost matric) je paměť RAM nastavena v poměru ke druhé mocnině počtu rovnic (stupňů volnosti).
FFEPlus (iterativní) Řešič FFEPlus používá pokročilou techniku uspořádání matice, která zvyšuje účinnost pro velké problémy. Obecně je FFEPlus rychlejší při řešení rozsáhlejších problémů a jeho efektivita roste s velikostí problému (až do maximální dostupné paměti).
Pro každé 2 000 000 stupňů volnosti potřebujete 1 GB RAM. Obecně řešič FFEPlus vyžaduje méně paměti RAM než řešiče Direct Sparse a Intel Direct Sparse.
Large Problem Direct Sparse Díky uplatnění vylepšených algoritmů přidělování paměti dokáže řešič Large Problem Direct Sparse zpracovat simulační problémy, které překračují fyzickou paměť vašeho počítače.

Pokud na začátku vyberete řešič Direct Sparse a vzhledem k omezeným paměťovým prostředkům dosáhnete řešení mimo jádro, upozorní vás výstražná zpráva, abyste přepnuli na možnost Příliš velký pro Direct Sparse.

Řešiče Direct Sparse a Intel Direct Sparse dokáže využít více jader efektivněji než řešiče FFEPlus a Direct Sparse.
Intel Direct Sparse Řešič Intel Direct Sparse je k dispozici u statické, tepelné, frekvenční a lineární dynamické a nelineární studie a studií topologie.
Díky lepším algoritmům alokace paměti a schopnosti vícejádrového zpracovávání dat zvyšuje řešič Intel Direct Sparse rychlost řešení u simulací řešených přímo v procesoru.
Ve většině případů je řešič Intel Direct Sparse rychlejší než Direct Sparse. Pokud velikost modelu překročí maximální dostupnou paměť, je nejefektivnějším řešičem Large Problem Direst Sparse.
Řešiče Direct Sparse a Intel Direct Sparse dokážou využít více jader efektivněji.

Výběr řešitele

Automatický výběr řešiče je výchozí možnost statických, frekvenčních, tepelných studií a studií vzpěr.

V případě problémů kontaktu více oblastí, kdy není oblast kontaktu nalezena během několika iterací kontaktu, preferuje se řešič Direct Sparse.

Všechny řešiče jsou použitelné pro malé problémy (do 25 000 stupňů volnosti), mohou se však značně lišit výkonem (rychlostí a využitím paměti) při řešení velkých problémů.

Jestliže řešič vyžaduje více paměti než je dostupné v počítači, použije prostor na disku k uložení a načtení dočasných dat. Když nastane tato situace, dostanete zprávu, že řešení probíhá mimo jádro a výkon řešení se zpomalí. Jestliže je množství dat k zápisu na disk příliš velké, postup řešení může být velmi pomalý. V těchto případech (u statických a nelineárních studií) použijte možnost Příliš velký pro Direct Sparse.

Následující body vám pomohou vybrat správný řešič:

Rozsah problému Obecně je FFEPlus rychlejší v řešení problémů s počtem stupňů volnosti větším než 100000. Je tedy efektivnější u rozsáhlejších problémů.
Prostředky počítače: Dostupná paměť RAM a počet procesorů nebo jader Řešič Direct Sparse vyžaduje asi 10krát více paměti RAM než řešič FFEPlus. Jeho rychlost se zvyšuje spolu s rostoucí velikostí paměti v počítači. Možnost Příliš velký pro Direct Sparse využívá funkci vícejádrového zpracování a zvyšuje rychlost řešení u statických a nelineárních studií.
Vlastnosti materiálu Při použití modulu pružnosti materiálů u modelu s velmi rozdílnými moduly (jako ocel a nylon) mohou být iterativní metody méně přesné než přímé metody. V takových případech se doporučuje použít přímé řešiče.
Vlastnosti analýzy Pokud se v rovnicích omezení vynucují kontakty bez průniku a spojené kontakty, lze analýzu obvykle vyřešit rychleji pomocí přímých řešičů.

V závislosti na typu studie platí následující doporučení:

Statické Máte-li dostatek paměti RAM a více procesorů, použijte možnosti Direct Sparse a Příliš velký pro Direct Sparse k řešení:
  • modelů s kontakty bez průniku, zejména v případě, že zapnete efekty tření,
  • modelů se součástmi, které se značně liší vlastnostmi svých materiálů,
  • modelů s kombinovanou sítí.
    U lineární statické analýzy vyžaduje řešič Direct Sparse 1 GB paměti RAM na každých 200 000 stupňů volnosti (dof). Iterativní řešič FFEPlus má menší nároky na paměť (přibližně 2 000 000 stupňů volnosti / 1 GB paměti RAM).
Frekvence a zborcení

Při výpočtu režimů tuhého tělesa použijte řešič FFEPlus. Těleso bez uchycení má šest režimů tuhého tělesa.

Řešiče Direst Sparse použijte pro Intel Direst Sparse:
  • vlivu zatížení na přirozených frekvencích,
  • modelů se součástmi, které se značně liší vlastnostmi svých materiálů,
  • modelů, kde jsou pomocí rovnic omezení spojeny nekompatibilní sítě,
  • přidání měkkých pružin ke stabilizaci nedostatečně podporovaných modelů (studie zborcení).

Program Simulation používá k získání eigenvalue pro řešič Direst Sparse metodu iterací pomocí podprostorů a pro řešiče FFEPlus a Large Problem Direct Sparse metodu Lanczos. U iterativních řešičů, jako je FFEPlus, je efektivnější použít metodu Lanczos.

Podprostory mohou pomocí zpětného a dopředného dosazování řešičů Direct (Sparse) v rámci svého cyklu iterace vyhodnotit eigenvektory (matici stačí rozložit jen jednou). Iterativní řešiče to neumožňují.
Teplotní Teplotní problémy mají jeden stupeň volnosti na uzel a jejich řešení je proto obvykle mnohem rychlejší než u strukturálních problémů se stejným počtem uzlů. Pro velmi velké problémy (větší než 500,00 stupňů volnosti) použijte řešič FFEPlus.
Nelineární Řešič FFEPlus je efektivnější pro získání výsledku v kratším čase pro nelineární studie modelů, které mají více než 50000 stupňů volnosti. Řešič Large Problem Direct Sparse dokáže zpracovat případy, v nichž řešení probíhá mimo jádro.

Stav řešiče

Při spuštění studie se zobrazí okno Stav řešiče. Kromě informací o průběhu se také zobrazí:

  • Využití paměti
  • Uplynulý čas
  • Informace specifické pro studii jako například stupně volnosti, počet uzlů a elementů
  • Informace o řešiči, jako například typ řešiče
  • Upozornění

Řešič Intel Direct Sparse nenabízí stavovou zprávu o postupu řešiče.

Všechny studie, které používají FFEPlus (iterační) řešič (s výjimkou frekvence a zborcení) vám umožní přístup ke grafu konvergence a parametrům řešiče. Graf konvergence vám pomůže si představit, jak řešení konverguje. Pomocí parametrů řešiče můžete upravovat jeho iterace, abyste mohli buď zlepšit přesnost nebo zlepšit rychlost. Můžete buď používat předdefinované hodnoty řešiče, nebo můžete změnit:

  • Maximální počet iterací (P1)
  • Práh zastavení (P2)

Chcete-li zlepšit přesnost, snižte hodnotu prahu zastavení. V případě řešení, která konvergují pomaleji, můžete zlepšit rychlost zvýšením hodnoty prahu zastavení nebo snížením maximálního počtu iterací (přičemž to může negativně ovlivnit přesnost výsledků).