接下来重点介绍以下4种解算器,并对解算器进行实际的计算测试。
1)Direct sparse解算器:稀疏矩阵解算器,目前使用最为广泛也是发展最为成熟的解算器,几乎所有的有限元分析软件都有该解算器。它可以用于大多数计算模型,堪称万能解算器,但是求解方式比较低效,内存利用率一般,所以会导致一些问题,比如速度较慢。
2)FFEPlus:快速有限元算法,基于共轭梯度法(PCG算法)的求解技术,在处理大型浅性问题时效率更高,但是对非线性问题,如接触、大变形及一些特定问题求解效果一般甚至无法求解。
3) Large Problem Direct Sparse:大型稀疏矩阵解算器, 通対利用増強的内在分配算法, 可以处理超过计算机物理内存的仿真问题,比Direct sparse解算器能够更有效地利用内存资源,同内存下大约可求解的模型节点数量是Direct sparse解算器的3倍,但是计算速度慢。
4) Intel Direct Sparse:可用在静态、热力、频率、线性动态和非线性算例, 通対利用増強的内存分配算法和多核处理功能,Intel Direct Sparse解算器可提高在核心内求解的仿真问题的求解速度。
利用以下4种算例,对解算器性能进行对比。对比时采用CPU型号为i7-10700、内存为
32GB的台式计算机,每次计算完成之后均对计算机进行重启,分别比较在以下4种设置状态下,4种解算器的计算时长。
1)算例1:一般零件静力学分析问题,第3章的T型支架带圆角,整体网格密度为1mm。
2)算例2:装配体接触分析,第4章的电机支架,网格密度为3mm.
3)算例3:超大网格数量问题,第4章的电机支架,整体网格密度为2mm。4)算例4:大变形问题,第5章的弹簧,强制10mm位移,整体网格密度为0.4mm。
通过表5-4的数据对比可以看出,FFEPlus的求解性能非常优秀,但是考虑到解算器稳定性等多方因素,本书建议优先考虑Direct sparse解算器,当求解内存不足时再根据需要首先考虑FFEPlus解算器,若算例在FFEPlus解算器下报错,最后选择Large Problem Direct Sparse解算器。