ANSYS隐式算法与显式算法的区别

zcf1976

请系主任和院长稍微介绍下.
推荐本详细的书也可以,看完了我再贴出来 .
先道个谢了.

[ 本帖最后由 sysh320 于 2006-11-9 20:27 编辑 ]

zcf1976

Re,高手快来啊.

sysh320

关注中......

zzzxxxx

区别很大吧，显示做动力分析

wysea82

看看ANSYS中LS-DYNA的帮助文件，上面有

霜影

显式算法在求解每个增量步中的待求量时，不需求解整个方程，可简单的递推得到。隐式算法则需要求解方程，因此，隐式算法较显式算法复杂。但通常隐式算法的稳定性要优于显式算法。LS-DYNA和abaqus/explicit是较常见的采用显式算法的程序。

sysh320

楼上的解释很不错，建议加分

vehicle

谢谢，霜影解答。一直不太明白他们的区别。

linqus

implicit算法--在每个increament里面均需要进行迭代求解，并且一般是个nonlinear方程（如newton-raphson/bfgs/modified newton/...方法求解），步长可以大些。中间结果较大，一般对硬盘的读写较多，CPU一般的情况下，硬盘极可能成为瓶颈。
explicit算法--在每个increament里面不需要进行迭代求解，一般时间步长比较小。消耗CPU较厉害，强劲的CPU对做EXPLICIT分析相当重要。

一般的FEA软件均如上处理，不仅仅是ANSYS，

zcf1976

原帖由 zcf1976 于 2006-7-25 20:57 发表
请系主任和院长稍微介绍下.
推荐本详细的书也可以,看完了我再贴出来 .
先道个谢了.

还是自己来作个回答吧,今天刚看到这个资料:

三、FEM的计算方法：


FEM方法作为一种技术更多的与FEM软件的发展紧密的结合起来。某种主流软件的FEM方法必然会一直朝该FEM方法的方向发展，只有当新的FEM方法比现有的FEM方法更加优越时才会放弃现有的FEM方法，从而使FEM方法有较大的发展。因此目前的FEM方法仍然将统治现在的FEM业界。


当今主流的FEM软件有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。这些软件所代表的方法有：

　COSMOS软件使用的快速有限元算法（FFE）。在传统有限元分析的数值计算方法之中，有直接计算法（Direct Solver）与迭代法（Iterative）两种。由于在过去的经验中，迭代法一直无法直接而有效的保证数值计算的收敛性，快速有限元法是一种可以保证收敛性的迭代法，该方法计算速度也很快。

MARC软件以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能。

ANSYS软件有直接求解器，如波前求解器，可计算出线性联立方程组的精确解。ANSYS程序还提供了一个有效的稀疏矩阵求解器，它既可用于线性分析，也可用于非线性分析。即要求求解精度又要求求解时间的静态及瞬态分析中，该求解器可代替迭代求解器。稀疏矩阵求解器只能用于真正的对称矩阵，与波前及其它直接求解器相比，稀疏矩阵求解器能显著加速求解速度。


四、其他求解方法：


显式/隐式有限元法：无需对刚度矩阵求逆，只需对质量矩阵求逆，而质量矩阵往往可以简化为对角阵;没有增量步内迭代收敛问题，可以一直计算下去。隐式计算具有时间步长增量较大、每个荷载步都能控制收敛，避免误差累积、存在迭代不收敛的问题、计算量随计算规模增大而成超线性增长的特点。相对与隐式计算显示计算具有时间步长很小、误差累积、不存在迭代不收敛的问题、计算量随计算规模基本为线性增长的特点。这种计算方法的代表软件有ABQUS。


离散单元法：离散单元法也被称为散体单元法，最早是1971年由Cundall提出的一种不连续数值方法模型，这种方法的优点是适用于模拟节理系统或离散颗粒组合体在准静态或动态条件下的变形过程。离散单元法不是建立在最小势能变分原理上，而是建立在最基本的牛顿第二运动定律上。它以每个刚体的运动方程为基础，建立描述整个破坏过程的显式方程组后，通过动力松弛迭代求解。


接触判断法：离散元通过块体之间的相互接触判断得到相互之间的作用力，进而形成运动方程。因此，快速而准确的接触算法对离散元方法非常重要。由于离散元计算过程中块体往往会发生较大位移，使得原有的块体间的空间拓扑关系发生变化，使接触判断变得更加复杂。目前离散元对二维问题的接触分析已经比较成熟，但对于三维问题则应用比较有限，其中的重要原因就是三维接触判断过于复杂，特别是允许出现大位移的三维接触，目前还是一个有待进一步研究的问题。


刚体弹簧单元法：刚体弹簧单元法(Rigid Body Spring Method, RBSM)最早由Kawai于1976年提出，当初提出的意图是以较少的自由度来求解结构问题。它把体系分解为一些由均布在接触面上的弹簧系统联系起来的刚性元，刚性元本身不发生弹性变形，因此结构的变形能仅能储存在接触面的弹簧系统中。由于刚体弹簧元单元间的作用力通过单元界面上弹簧传递，可以直接得到界面的作用力，因此在极限分析等领域也有着较好的应用。


无网格法：传统有限元需要构造特定的单元网格来形成位置插值函数，是否可以让计算机根据节点信息来“自动”形成位移插值函数？无网格法可以实现。无网格法对函数的要求有：1、光滑连续；2、影响的节点有限。无网格法常用插值方法有：移动最小二乘、核函数与径向基函数。整体方程有配点法、最小二乘法、伽辽金法。伽辽金法是应用最广、最稳定的无网格法之一。[5]


五、当今国际上有限元法的发展趋势：


1. 从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题


有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来,逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析,实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明,只要用于离散求解对象的单元足够小,所得的解就可足够逼近于精确值。所以近年来有限元方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算,最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如当气流流过一个很高的铁塔时就会使铁塔产生变形,而塔的变形又反过来影响到气流的流动……这就需要用固体力学和流体动力学的有限元分析结果交叉迭代求解,即所谓"流固耦合"的问题。


2. 由求解线性工程问题进展到分析非线性问题


随着科学技术的发展,线性理论已经远远不能满足设计的要求。例如建筑行业中的高层建筑和大跨度悬索桥的出现,就要求考虑结构的大位移和大应变等几何非线性问题;航天和动力工程的高温部件存在热变形和热应力,也要考虑材料的非线性问题;诸如塑料、橡胶和复合材料等各种新材料的出现,仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题,只有采用非线性有限元算法才能解决。众所周知,非线性的数值计算是很复杂的,它涉及到很多专门的数学问题和运算技巧,很难为一般工程技术人员所掌握。为此近年来国外一些公司花费了大量的人力和投资开发诸如MARC、ABQUS和ADINA 等专长于求解非线性问题的有限元分析软件,并广泛应用于工程实践。这些软件的共同特点是具有高效的非线性求解器以及丰富和实用的非线性材料库。

注：implicit隐式，explicit显式

[ 本帖最后由 zcf1976 于 2006-11-9 20:01 编辑 ]

navigator

可以看看清华的那本有限单元法  里面简单的讲了一下  不过觉得也差不多了

venture

不是很了解这个。
好像它很擅长做结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等高度非线性瞬态动力学问题，所以就象另一个帖子说国际各大汽车厂商所用的fea软件中msc占主导地位也就不足为奇了。