02 AMS特征求解器的GUP加速－SIMULIA Abaqus  

  在Abaqus R2020xFD02/R2021xFD01中能夠在Windows HPC機(jī)器上啟用GPU加速，改善了Linux上的性能。在Abaqus R2022xFD02之后支持最新的英偉達(dá)Ampere card(A100),需要升級(jí)CUDA和MAGMA庫(kù)以支持A100。例一為Benchmark的葉輪模型，820萬(wàn)DOF，在Linux機(jī)器上提取86階模態(tài)結(jié)果，GPU顯著提高了AMS特征求解器的性能。

  另外，GPU加速穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)SSD求解器。例二為整車模型，1750萬(wàn)DOF，分別運(yùn)行在Linux和Windows機(jī)器上提取10900階模態(tài)結(jié)果，再進(jìn)行SSD仿真分析。

  03 迭代求解器（lterative Solver）功能增強(qiáng)－SIMULIA Abaqus  

  在AbaqusR2022xFD01中增加了非對(duì)稱迭代求解器的新實(shí)現(xiàn)方式，使用新的Krylov迭代求解器，并增強(qiáng)了AMG代數(shù)多重網(wǎng)格預(yù)處理程序和MCP混合約束預(yù)處理程序來(lái)支持非對(duì)稱求解，能夠處理明顯的非對(duì)稱問(wèn)題。以發(fā)動(dòng)機(jī)模型為例，模型尺寸為5160萬(wàn)DOFs和3.65e+15 FLOPs，定義了多處的Tie約束、螺栓預(yù)緊力、摩擦系數(shù)為0.2的接觸對(duì)（罰函數(shù)法）和具有非線性法向行為的墊片，由于接觸摩擦產(chǎn)生的不對(duì)稱效應(yīng)是明顯的，執(zhí)行UNSYMM=YES的靜力學(xué)分析。

  Abaqus子結(jié)構(gòu)的功能增強(qiáng)  

  01 子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)－SIMULIA Abaqus 

  這個(gè)版本對(duì)子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行了重大的重新設(shè)計(jì)，特別是:

• 取消了子結(jié)構(gòu)庫(kù).sup文件。子結(jié)構(gòu).sim文件現(xiàn)在是子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的主文件。

• 您必須重新生成以前生成的所有子結(jié)構(gòu)。

• 重新設(shè)計(jì)不會(huì)改變整個(gè)子結(jié)構(gòu)工作流和結(jié)果。所有使用再生子結(jié)構(gòu)的模型的運(yùn)行方式與以前相同。

• 隨著.sup文件的取消，作為多個(gè)子結(jié)構(gòu)容器的 "子結(jié)構(gòu)庫(kù) "的概念已經(jīng)過(guò)時(shí)。因此，每個(gè)子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)變成了一套完全獨(dú)立的使用子結(jié)構(gòu)名稱生成的文件。你可以復(fù)制、重命名和刪除這些文件。

  Keyword界面的改變包括：

• 與子結(jié)構(gòu)庫(kù)相關(guān)的選項(xiàng)被刪除，如子結(jié)構(gòu)復(fù)制*SUBSTRUCTURE COPY, 子結(jié)構(gòu)刪除*SUBSTRUCTURE DELETE，以及子結(jié)構(gòu)目錄*SUBSTRUCTURE DIRECTORY。
• 其他與子結(jié)構(gòu)相關(guān)的選項(xiàng)(*SUBSTRUCTURE GENERATE和*ELEMENT) 仍然支持傳統(tǒng)的子結(jié)構(gòu)庫(kù)ID命名規(guī)則，但有不同的含義：Library現(xiàn)在是子結(jié)構(gòu)名稱的前綴，id是后綴，結(jié)果子結(jié)構(gòu)名稱是library_Zn。這個(gè)規(guī)則保證了與現(xiàn)有輸入文件的向后兼容性。
• 新的參數(shù)可用于*SUBSTRUCTURE GENERATE和*ELEMENT選項(xiàng)，允許指定子結(jié)構(gòu)的名稱，該名稱用于命名子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。名稱值可以是任何有效的名稱，包括library_Zn。
• 目前支持新舊兩種命名規(guī)則。強(qiáng)烈建議使用新的命名規(guī)則。 

• 直接SSD分析與保留節(jié)點(diǎn)自由度相結(jié)合，在用戶指定頻率下生成基于頻率的子結(jié)構(gòu)的算子。

• 子結(jié)構(gòu)生成的分析在合并子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中同時(shí)存儲(chǔ)基于頻率的子結(jié)構(gòu)算子和常規(guī)子結(jié)構(gòu)算子。

• 根據(jù)分析類型和子結(jié)構(gòu)屬性，使用一組或另一組算子。

• 可以在分布式內(nèi)存并行 （DMP） 模式下生成基于頻率的子結(jié)構(gòu)，以便在大型模型中實(shí)現(xiàn)更好的可擴(kuò)展性。

  03 對(duì)非對(duì)稱子結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)－SIMULIA Abaqus  

  在當(dāng)前的子結(jié)構(gòu)生成分析中無(wú)論是否使用對(duì)稱或非對(duì)稱求解器，都可以生成子結(jié)構(gòu)解算器的對(duì)稱、非對(duì)稱或同時(shí)生成對(duì)稱和非對(duì)稱實(shí)例。

  引入了一個(gè)新的選項(xiàng)，用法上通過(guò)控制結(jié)構(gòu)剛度矩陣的對(duì)稱和非對(duì)稱實(shí)例的比例，進(jìn)行參數(shù)化研究。此選項(xiàng)只允許在復(fù)雜頻率提取分析中使用。

  Abaqus接觸和約束功能增強(qiáng)  

  01 默認(rèn)考慮接觸特征邊－SIMULIA Abaqus

  Abaqus/Explicit自動(dòng)選擇哪些邊要考慮接觸。提高了精確度和易用性，增加了少量(≈10%)額外的計(jì)算時(shí)間。在最近的版本中進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和增強(qiáng)(現(xiàn)在默認(rèn)情況下可以激活)。先前的默認(rèn)值，僅考慮周長(zhǎng)邊和梁參考邊所在的接觸。

  02 Abaqus/Standard中通用接觸動(dòng)態(tài)分配接觸單元和節(jié)點(diǎn)－SIMULIA Abaqus  

  之前版本中針對(duì)接觸單元和節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模靜態(tài)分配，由于它們中的大多數(shù)都是不激活的，顯著影響了性能。如果靜態(tài)分配不足，偶爾會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤消息。Abaqus 2022 GA采用內(nèi)部接觸單元和節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分配，避免了大量不激活的接觸單元和節(jié)點(diǎn)，通常性能會(huì)提高10% 到20%。

  當(dāng)通用接觸面上節(jié)點(diǎn)的比例很大，而且接觸面節(jié)點(diǎn)的小部分在接觸中是激活的，此時(shí)性能的改善往往是最顯著的。

  03 Abaqus/Standard中通用接觸中與分析步相關(guān)的接觸－SIMULIA Abaqus  

  此功能允許用戶為某一分析步暫停某個(gè)接觸，類似于接觸對(duì)中已有的model change功能，但使用不同的關(guān)鍵字來(lái)表征。

  當(dāng)需要在Abaqus2022GA通用接觸的模型級(jí)使用Contact Inclusions包含/引入接觸時(shí)，必須指定仿真中可能接觸區(qū)域的“包絡(luò)線”。在模型部分中指定接觸初始化，會(huì)延續(xù)到重新引入接觸的分析步中，但優(yōu)先使用在該分析步中指定的接觸初始化。當(dāng)接觸重新引入時(shí)也可以對(duì)干涉配合進(jìn)行建模。在分析步級(jí)中不允許使用無(wú)應(yīng)變節(jié)點(diǎn)調(diào)整。 

  04 Abaqus/Explicit改進(jìn)了含C3D10單元的約束功能－SIMULIA Abaqus  

  解決了以前版本中遇到的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性問(wèn)題，也避免了一些涉及C3D10單元的人為增加的質(zhì)量約束。例如Distributing coupling，基于面的TIE約束。使用C3D10單元的基于面TIE約束的實(shí)例對(duì)比如下：

  對(duì)于Abaqus/Explicit中10節(jié)點(diǎn)四面體單元，演示仿真模型中C3D10相對(duì)于C3D10M，增量減少約28%，每個(gè)增量的處理時(shí)間提高了12%，仿真時(shí)間提高了37%。 

  05 Abaqus/Explicit中約束的性能診斷－SIMULIA Abaqus  

  Abaqus/Explicit在大多數(shù)情況下能夠精確地執(zhí)行約束，有時(shí)需要每個(gè)增量求解隱式方程，即通常小于12個(gè)變量的線性方程。然而重疊約束(和connectors)可能導(dǎo)致大量非線性系統(tǒng)方程。如果每個(gè)處理器由一個(gè)CPU處理，就降低性能和并行擴(kuò)展。

  新的診斷方法主要處理大規(guī)模模型的案例。Abaqus/Explicit估算系統(tǒng)每次求解通過(guò)時(shí)的浮點(diǎn)操作(FLOPs)。在不同F(xiàn)LOP閾值處發(fā)布信息，警告或者錯(cuò)誤消息。而且會(huì)控制將這種類型的錯(cuò)誤消息降級(jí)為警告消息。

  06 Abaqus/Explicit中非圓形截面梁的接觸增強(qiáng)－SIMULIA Abaqus  

  之前版本中已有梁截面的接觸處理方法，無(wú)論梁或桁架單元的實(shí)際截面是什么，梁和桁架單元的接觸邊都具有圓形截面。接觸邊的半徑等于截面周圍最外圓的半徑。新方法用于實(shí)現(xiàn)與實(shí)際橫截面的接觸行為。支持的梁截面包括多邊形截面（ARBITRARY，BOX，HEX，I，L，RECT，TRAPEZIOD）和圓形截面（CIRC和PIPE）

  07 Abaqus/Standard電自由度的界面電導(dǎo)和擴(kuò)散－SIMULIA Abaqus  

  之前版本中無(wú)論接觸開(kāi)啟或閉合默認(rèn)使用零的界面?zhèn)鲗?dǎo)。新版本中閉合狀態(tài)的接觸界面具有高的界面?zhèn)鲗?dǎo)，自動(dòng)選擇數(shù)值來(lái)仿真計(jì)算。開(kāi)啟狀態(tài)的接觸界面默認(rèn)為零的界面?zhèn)鲗?dǎo)。

  Abaqus/Explicit技術(shù)和性能增強(qiáng)  

  01 Co-Simulation功能增強(qiáng)－SIMULIA Abaqus

  增強(qiáng)的G&C算法現(xiàn)在可以在并行的耦合端運(yùn)行。目的是處理結(jié)構(gòu)到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)耦合，使用Standard+Explicit耦合和Simpack+Explicit 耦合。當(dāng)耦合端子循環(huán)時(shí)，性能得到提高。小時(shí)的間增量的耦合端現(xiàn)在僅在目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)處隨著指向交互。而且改進(jìn)了映射性能。

  聯(lián)合仿真引擎(CSE)的并行化正在不斷發(fā)展。對(duì)于R2022xHF1，耦合端程序可以并行注冊(cè)協(xié)同仿真區(qū)域，并行交換數(shù)據(jù)。因此，耦合端不再需要通過(guò)單個(gè)進(jìn)程收集并與CSE進(jìn)行接口。

  02 Hybrid Message Parallelism (HMP)并行功能增強(qiáng)－SIMULIA Abaqus  

  首先快速回顧一下HMP用法：abaqus -cpus N -threads_per_mpi_process T -input …。新版中提高了高核數(shù)下的性能。成功測(cè)試了8000核的HMP。而且提高了MPI在DMP和HMP模式下的性能，及double=constraint執(zhí)行的性能。進(jìn)一步降低了packager的內(nèi)存消耗，可以在節(jié)點(diǎn)上使用大約256GB內(nèi)存處理7500萬(wàn)單元的模型。以Abaqus/Explicit 手機(jī)跌落模型測(cè)試為例，手機(jī)從1米高度跌落至堅(jiān)硬的地板上，仿真周期:為沖擊后1ms，模型中Contact, plasticity, 和failure models呈現(xiàn)非線性行為。HMP通常在Intel處理器上執(zhí)行DMP。HMP使更高內(nèi)核的使用更具吸引力。

  豐田Venza整車碰撞模型(e13.inp)的并行實(shí)例中，500萬(wàn)單元，2900萬(wàn)DOF，模擬在時(shí)速35mph下碰撞40ms的時(shí)間，使用硬件環(huán)境為Intel Broadwell E5 2680 V4 2.4GHz 進(jìn)行單精度計(jì)算。每個(gè)版本中都有性能的改進(jìn)。