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三个案例对比,直观感受“步长优化”对计算效率的提升!
发布时间:2025年06月24日 撰写时间:暂无 作者:
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专题文档,建模,上部结构
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步长太小怎么办?——「步长优化」实现计算效率翻倍

显式分析方法因其计算原理简单、并行程度高和稳定性好,被广泛应用于建筑结构弹塑性分析领域。然而,该方法是条件稳定算法,加载步长需严格满足稳定性条件,否则可能导致计算结果发散。以常用的中心差分算法为例,其临界时间步长(Δtcr)需满足以下关系:

其中,ωn是模型的最高阶固有振动频率,Tn是模型的最小固有振动周期。

值得注意的是,临界稳定步长与模型中最小尺寸单元的固有振动特性密切相关,由于单元固有振动频率(ωe)与单元刚度(ke)成正比,与单元质量(me)成反比。若模型中存在网格质量较差的单元(如畸形单元或极小单元),其局部高频振动会显著限制整体分析的稳定步长。因此,通过优化此类劣质单元的网格质量,可有效提高临界步长,从而提升显式分析的计算效率。

目前,主流显式分析软件(如ABAQUSLS-DYNA)均默认集成质量缩放(Mass Scaling)功能,通过自动调整局部单元质量或刚度,在保证计算精度的前提下,将稳定步长提升至合理范围,大幅减少计算耗时。

SASUG软件新版本中新增了「步长优化」功能,自动检测模型最大频率并优化计算步长,可显著提高显式分析速度,尤其适用于存在局部细小网格的复杂结构分析。

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