或许您遇到过这种情况:设置好模型,开始运行任务,打开监控窗口后…界面空白的时间比预期更长。仿真耗时超出预期,您不禁思考:“如何能更快完成(且不显著影响结果精度)?” 本文将分享我们关于仿真加速的经验与建议。
1. 避免过度划分单元
影响运行速度的关键因素之一是自由度数量:自由度增加一倍,仿真耗时可能增加一倍以上。因此,在保证精度的前提下,减少同类单元数量可有效提速。
对称性问题:仅需仿真一半模型,耗时至少减少 50%。Abaqus 的可视化功能支持在仿真半模的同时显示完整结构。
轴对称应用:若问题满足轴对称条件,采用轴对称单元可大幅缩短计算时间,且仍能可视化整体结构。
混合建模案例:例如轮胎先受轴对称内压、再接触地面的多步加载问题。可先建立轴对称模型完成第一步仿真,再将其荷载状态导入三维模型继续计算,从而节省时间。
2. 确保暂存数据完全载入内存
当分析的暂存数据无法完全存入内存时,大量自由度会引发严重性能问题。通过数据检查可在 .dat文件的 MEMORY TO MINIMIZE I/O项中估算所需内存。若内存不足,系统将使用虚拟内存(硬盘空间),频繁读写会显著拖慢仿真速度。
3. 避免单个单元拖慢 Abaqus/Explicit 速度
显式算法为条件稳定,时间步长必须足够小以确保收敛。较小的步长需更多增量步,从而延长仿真时间。
稳定步长取决于单元密度、尺寸与刚度:密度或尺寸越小、刚度越大,步长越小。
瓶颈定位:Abaqus/Explicit 按最小稳定步长运行。若一个单元步长为 1e-7,其余为 1e-5,整体步长将受限于前者,耗时增加 100 倍!
优化方法:通过网格模块的 verify mesh工具标记步长过小的单元,调整其网格尺寸以提升效率。
4. 显式准静态分析中使用缩放技术
缩短总仿真时间或增大稳定步长可加速显式分析。准静态分析中:
加速加载:通过更快施加载荷缩短总时间,但需避免动态效应影响结果(尤其涉及率相关材料时)。
质量缩放:在显式分析步的 mass scaling选项卡中自动或手动增加密度以扩大稳定步长。需确保动能足够小,避免惯性力干扰结果。
5. 利用并行计算
并行处理是减少运行时间的有效方式。理想情况下,仿真时间与使用的核心数成反比,实际因任务分配开销无法完全实现,但仍可显著提速。
启用方式:在 Edit Job对话框的 Parallelization选项卡设置核心数,或命令行添加 cpus=N参数。
并行效率限制因素:
自由度不足:每核心至少需 5000 个自由度,否则并行开销可能使多核反慢于少核。
大型约束:若模型一半节点受单一不可分割约束(如绑定、耦合),使用超过 2 核心时并行效率下降。
令牌与超线程:
每核心需 1 个令牌(首核心需 5 个),超过 8 核心后每核心额外需 1 令牌。
不建议开启超线程:不提升速度却消耗更多令牌。应在 BIOS 中关闭,按物理核心数设置。
6. 关注约束设置的影响
即使不影响并行性,TIE、COUPLING、MPC 等约束在 Abaqus/Explicit 中会采用隐式算法,大幅降低速度(尤其涉及大量节点时)。例如,将 MPC 替换为刚体接触可使仿真加速 15 倍以上!
7. 定期重启系统
在运行大型分析间隙重启工作站(如 Windows 系统)可提升运行效率。案例如下:
同一模型在 16 核心上运行,重启前耗时约 40 小时,重启后降至 20 小时。
另一案例中,重启后仿真时间从 6 分钟缩短至 4 分钟。
定期清理系统状态可能带来意想不到的速度提升。
通过优化模型规模、内存管理、网格质量、算法参数及硬件配置,可显著提高 Abaqus 仿真效率,同时保持结果可靠性。





