Abaqus在上海超算中心的应用 朱炜垚 wyzhu@ssc.net.cn 上海超级计算中心

内容 Abaqus软件介绍 Abaqus在SSC的应用情况 工程案例介绍 Abaqus在SSC的上机使用指南

Abaqus软件介绍 ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题；其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。  作为通用的模拟工具， ABAQUS 除了能解决大量结构（应力 / 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透 / 应力耦合分析）及压电介质分析。

Abaqus软件介绍 ABAQUS是一组有限元分析模块

Abaqus软件界面

ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比较 应用牛顿－拉弗森方法求解非线性问题，应用增量迭代技术； 具有无条件稳定; 在结构模拟过程中，可以求解真正的静态平衡问题； 提供多种分析不同类型问题的功能，包括许多非结构问题； 计算时候需要更多的物理内存空间； 存在收敛性问题； 通用的有限元程序。 ABAQUS/Explicit 求解过程无需迭代； 有条件稳定； 适于求解高度不连续和高速的动力学问题； 对于大规模问题，不象ABAQUS/Standard 那样需要大量的硬盘空间； 更容易处理接触问题，可用准静态法解决金属成型问题； 含有网格自适应功能； 求解结果存在稳定性问题。

ABAQUS的主要分析功能 ⑴静态应力/位移分析 包括线性、材料非线性、几何非线性、结构断裂分析、屈曲及后屈曲过程等 ⑵动态分析 包括频率提取分析、瞬态响应分析、稳态响应分析、随机响应分析等 ⑶非线性动态应力/位移分析 包括各种随时间变化的大位移分析、接触分析等 ⑷粘弹性/粘塑性响应分析 粘弹性/粘塑性材料结构的响应分析

ABAQUS的主要分析功能 ⑸热传导分析 传导、辐射和对流的瞬态或稳态分析 ⑹退火成形过程分析 对材料退火热处理过程的模拟 ⑺质量扩散分析 静水压力造成的质量扩散和渗流分析等 ⑻准静态分析 应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题 ⑼耦合分析 热/力耦合、热/电耦合、压/ 电耦合、流/力耦合、声/力耦合等

ABAQUS的主要分析功能 ⑽海洋工程结构分析 模拟海洋工程的特殊载荷，例如流载荷、浮力、惯性力；分析海洋工程的特殊结构，例如锚链、管道、电缆 ⑾土木工程结构分析 岩土力学分析、流体渗漏、地应力平衡、基坑开挖 ⑿疲劳分析 根据结构和材料的受载情况统计，进行疲劳寿命预估 ⒀水下冲击分析 对冲击载荷作用下的水下结构进行分析 ⒁设计灵敏度分析 对结构参数进行灵敏度分析，并据此进行结构的优化设计

ABAQUS在结构分析方面的强项 具备极为丰富的单元库类型并支持自定义单元(UEL) 具备多种非线性材料模型以及多种损伤/断裂判据，并支持自定义材料模型及损伤(UMAT) 提供多种类型的载荷及边界条件，可定义载荷在空间和时间上的任意分布；还可提供提供线性和非线性的多点约束(MPC)，以及各种运动耦合等； 对于高度非线性问题，可选择多种算法、不同收敛准则及相关参数调节来保证分析过程中有效的得到正确结果。

Abaqus在SSC的应用 魔方机群工程计算节点配置 CPU: AMD Opteron 8347HE 核数：8CPU*4CORE=32Cores 主频：1.9G 内存：128G 网络： InfiniBand + 千兆网 系统： SUSE Linux Enterprise Server 11 蜂鸟机群工程计算节点配置 CPU: Intel Xeon E5-2670 核数：2CPU*8CORE=16Cores 主频：2.6G 内存：64G 网络： InfiniBand QDR+ 千兆网 系统： Red Hat Enterprise Linux Server release 6.2

Abaqus在SSC的应用 部署的版本 魔方机群：6.09、6.10、6.11 蜂鸟机群：6.09、6.10、6.11、6.12 并行计算模式 CPU并行（单节点、跨节点） GPU加速（单节点已测试，尚未部署） HPC的优势 采用大规模并行计算来缩短求解时间；可计算超大规模网格的模型（>5M DOF）

Abaqus/Standard的CPU并行加速性能 测试模型的DOF约为740K，各向异性层合材料

Abaqus/Standard的CPU并行加速性能 测试模型的DOF约为740K

Abaqus/ Explicit的CPU并行加速性能 测试模型的DOF约为740K

Abaqus/ Explicit的CPU并行加速性能 测试模型的DOF约为740K

Abaqus/Standard的GPU并行加速性能 测试模型的DOF约为800K

Abaqus/Standard的GPU并行加速性能 CaseB:700K DOF CaseC:700K DOF CaseD:500K DOF

Abaqus并行计算核数选择 以蜂鸟机群为例 Abaqus/Standard并行效率较低，可根据模型规模，选用4-16核计算为宜。 Abaqus/Explicite并行效率较高，可根据模型规模及模型物理时间，选择8-64核进行计算。

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Abaqus上机使用指南 Xfinity平台：

Abaqus上机使用指南 Abaqus作业流程 前处理，准备模型相关文件（inp, for等） 用户本地abaqus 登录Xfinity，提交abaqus作业 用户本地IE 作业计算 SSC机群 登录xfinity作业监控 计算完成 登录xinify下载结果 读取结果 登录xinify，远程读取结果 SSC图形节点abaqus

Abaqus作业提交

Abaqus上机使用指南 Abaqus作业监控（个人windows平台）：

Abaqus上机使用指南 Abaqus作业监控（ssc机群） 通过Xfinity平台读取abaqus相关文本文件 *.sta文件：状态文件；包含分析过程信息，计算步信息 *.dat文件：数据文件；文本输出信息，记录分析、数据检查、参数检查等信息 *.msg文件：是计算过程的详细记录，分析计算中的平衡迭代次数，计算时间， 警告信息，等等可由此文件获得

Abaqus远程后处理

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