Итерационный решатель в Abaqus, построенный на основе алгебраического многосеточного метода, справляется с самыми затратными задачами МКЭ

Чем сложнее становится промышленная продукция, тем детальнее конструкторам приходится просчитывать узлы и механизмы в системах имитационного моделирования, чтобы как можно точнее предсказать, как поведет себя изделие в эксплуатации. Автомобиль по сложности трудно поставить в один ряд с блендером, но и в том и в другом случае ключ к пониманию того, как поведет себя изделие в реальных условиях, — обеспечение цифровой преемственности в виртуальной среде.

Это значит, что основной заботой инженеров является качество имитационного моделирования. Чем точнее виртуальная среда воспроизводит проверяемую конструкцию и чем точнее имитируются условия ее работы, тем больше уверенность в том, что в реальных условиях эксплуатации изделие поведет себя именно так, как показывают расчеты. Чтобы обеспечить требуемую точность результатов имитационного моделирования, инженерам нужны не только детализированные модели, но и физические решатели, способные в точности воспроизвести поведение материала.

Эти требования привели к значительному расширению функциональных возможностей в технологиях имитационного моделирования. Вместо детального моделирования отдельных компонентов теперь в программах имитационного моделирования можно работать с представлениями полномасштабных систем и подсистем. Такие полномасштабные расчетные модели обеспечивают высокую точность решения и сокращают количество допущений, которые приходится делать инженерам. За последние пятнадцать лет размеры моделей выросли с сотен тысяч степеней свободы (DoF) до сотен миллионов.

Для таких задач традиционные прямые решатели становятся слишком затратными. На помощь приходят итерационные решатели, которые, как правило, работают быстрее, требуют меньше памяти, лучше масштабируются и достаточно надежны для решения хорошо обусловленных задач. Итерационные решатели способны работать не только с большим количеством степеней свободы, но и также выполнять больше операций с плавающей точкой (FLOP), чем прямые решатели.

Такой итерационный решатель, основанный на алгебраическом многосеточном методе, сейчас предлагается в программном комплексе Abaqus и на платформе 3DEXPERIENCE. Принятый в нем подход к работе с разномасштабными сетками дает существенное повышение быстродействия. Для работы с сетками различной разрешающей способности используются численные методы огрубления, интерполяции и сглаживания. Для достижения высокой скорости и надежности вычислений были разработаны новые алгоритмы группирования и сглаживания, благодаря которым итерационный решатель эффективно решает большие задачи.

Разработчики нового итерационного решателя на основе алгебраического многосеточного метода учли специфические потребности конечно-элементных приложений. Этот решатель поддерживает распределенные вычисления, надежен и работает с большим количеством имитационных моделей, включая контактные задачи, прокладки/уплотнения, предварительное нагружение, распределенные и кинематические связи, периодические граничные условия, нелинейные свойства материала и элементы плохой формы.

Итерационный решатель предназначен для работы с высокоточными виртуальными моделями и полностью удовлетворяет требованиям инженеров по достоверности результатов имитационного моделирования. Он позволяет решать чрезвычайно большие задачи моделирования — до 200 миллионов степеней свободы — с превосходной производительностью и возможностью распараллеливания при относительно низких затратах.

Чтобы узнать больше об итерационном решателе Abaqus, посмотрите запись вебинара «Moving to Large Scale Simulations Using the Abaqus Iterative Solver» или перейдите по ссылке https://www.3ds.com/ru/produkty-i-uslugi/simulia/produkty/abaqus/