Q:我在計(jì)算一個(gè)大型結(jié)構(gòu)，地震荷載，BEAM188
計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)一個(gè)小時(shí)可能計(jì)算了1秒總共40秒
而且越來越慢，不小心早上還停了電
如何能使計(jì)算加快？
或者怎么才能即使突然結(jié)束以后還能繼續(xù)算？
謝謝！

A:調(diào)整優(yōu)化非線性計(jì)算的收斂和速度可以說幾乎是一種藝術(shù), 即沒有固定的可循規(guī)則, 呵呵.

我的經(jīng)驗(yàn)是, 你的結(jié)構(gòu)的"非線性"越小, 非線性的變化越規(guī)則, 就越容易收斂. 想象一下如果你是手算這個(gè)非線性問題, 對(duì)你來講較容易的, 對(duì)ANSYS的相應(yīng)算法也會(huì)容易些.

可以把你的地震時(shí)程分析拿出幾點(diǎn), 做一下靜態(tài)的非線性分析, 同時(shí)調(diào)整模型看看分析出來的結(jié)果是否合理. 如果這一步還沒有做, 那花大量時(shí)間做出的時(shí)程分析是廢品的可能性十分之大.

一定要記住有限元分析是一個(gè)"簡(jiǎn)化"問題的過程. 建立一個(gè)模型一定要由淺到深. 線性的模型沒有搞透不要貿(mào)然進(jìn)攻非線性. 靜態(tài)沒有搞透不要碰時(shí)程分析.

A:影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素很多，我們可以看看這幾點(diǎn)：
1、模型——主要是結(jié)構(gòu)剛度的大小。對(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，我們可以認(rèn)為它是幾何不變的穩(wěn)

定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，或者懸索結(jié)構(gòu)的索預(yù)應(yīng)力過小（即它的剛度不夠

大），在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛

度構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)。
如果還不能理解，我們可以進(jìn)一步說：我們有一種通用的方法判斷結(jié)構(gòu)的幾何可變性，即det(K)=0

。在數(shù)值計(jì)算中，要得到det(K)恒等于零是不可能的，我們也就只能讓它較小時(shí)即認(rèn)為結(jié)構(gòu)是幾何可變的

。對(duì)于上述的結(jié)構(gòu)，他們的K值是很小的，故而也可判斷為幾何可變體系。事實(shí)上這類結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中

也的確是非常危險(xiǎn)的。
為此，我們要看看模型有沒有問題。如出現(xiàn)上述的結(jié)構(gòu)，要分析它，就得降低剛度很大的構(gòu)件單元

的剛度，可以加細(xì)網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構(gòu)件的連接形式（2剛接

或鉸接）等也可能影響到結(jié)構(gòu)的剛度。
2、線性算法（求解器）。ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預(yù)共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強(qiáng)大的算法，一般默認(rèn)即為稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計(jì)算默認(rèn)波前法外）。預(yù)共軛梯度法對(duì)于3-D實(shí)體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時(shí)，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預(yù)共軛梯度法；
3）、當(dāng)你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，用稀疏矩陣法；
4）、當(dāng)你不知道用什么時(shí)，可用稀疏矩陣法。
3、非線性逼近技術(shù)。在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長(zhǎng)法。牛頓－拉普森法是我們常用的方法，收斂速度較快，但也和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和步長(zhǎng)有關(guān)。弧長(zhǎng)法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應(yīng)峰值和下降響應(yīng)曲線。但也發(fā)現(xiàn)：在峰值點(diǎn)，弧長(zhǎng)法仍可能失效，甚至在非線性計(jì)算的線性階段，它也可能會(huì)無法收斂。
為此，我們盡量不要從開始即激活弧長(zhǎng)法，還是讓程序自己激活為好（否則出現(xiàn)莫名其妙的問題）。子步（時(shí)間步）的步長(zhǎng)還是應(yīng)適當(dāng)，自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)也是很有必要的。

A:如何加快計(jì)算速度

在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算速度是一個(gè)非常重要的問題。下面就如何提高計(jì)算速度作一些建議：

充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計(jì)算精度。

在生成四面體網(wǎng)格時(shí)，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號(hào)單元有20節(jié)點(diǎn)，可以退化為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，而92號(hào)單元為10節(jié)點(diǎn)單元，在此情況下用92號(hào)單元將優(yōu)于95號(hào)單元。

選擇正確的求解器。對(duì)大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計(jì)算速度要快10倍以上（前提是您的計(jì)算機(jī)內(nèi)存較大）。對(duì)于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。