Улучшение производительности решающей программы в SOLIDWORKS Simulation 2021

Стефан Андрианов, ведущий инженер, компания «Идеальные инструменты»

В новой версии SOLIDWORKS Simulation 2021 улучшена производительность решающей программы, что позволило сократить время решения некоторых типов исследований. Усовершенствования затронули исследования с большим количеством контактирующих элементов с использованием контакта поверхности с поверхностью.

По умолчанию в SOLIDWORKS Simulation доступно три решателя: FFEPlus, Intel Direct Sparse и Direct Sparse, а также автоматический выбор решающей программы (рис. 1).

Рис. 1. Выбор решающей программы по умолчанию в SOLIDWORKS Simulation 2021

В автоматическом режиме алгоритм выбирает между решателями FFEPlus и Intel Direct Sparse. Критериями выбора будут являться: количество уравнений, тип нагрузки, тип сетки, геометрические особенности модели, контакты и соединители, а также объем доступной системе памяти.

Ниже приведено несколько тестов сравнения SOLIDWORKS Simulation 2020 и 2021 в ходе исследования двух контактирующих деталей с условием контакта поверхности с поверхностью. Тестовая модель показана на рис. 2.

Рис. 2. Тестовая модель для решения контактной задачи в SOLIDWORKS Simulation

Решающая программа FFEPlus

Время решения для решателя FFEPlus снижается за счет параллельной многоядерной обработки. Сокращение времени решения более выражено в исследованиях, которые имеют не менее 10% контактных элементов от общего числа элементов сетки.

Новый метод имеет ограничения: он не применяется в исследованиях, содержащих соединители, а также при использовании контакта узла с поверхностью, виртуальной стенки, циклической симметрии и дистанционных нагрузок.

Для наглядности в этом тестовом примере настроена точная сетка с большим количеством элементов для увеличения времени, затрачиваемого на решение. Чтобы решить эту задачу с помощью решателя FFEPlus, SOLIDWORKS 2020 потребовалось 7 мин 48 с (рис. 3). Решение задачи с точно такими же настройками в SOLIDWORKS 2021 заняло 6 мин 5 с (рис. 4).

Рис. 3. Результат SOLIDWORKS Simulation 2020 с решателем FFEPlus

Рис. 4. Результат SOLIDWORKS Simulation 2021 с решателем FFEPlus

Решающая программа Intel Direct Sparse

При проведении исследований с большим количеством контактирующих элементов, как правило, более стабильные и точные результаты обеспечивают решатели Direct Sparse.

Улучшения решателей Intel Direct Sparse направлены на работу с масштабными исследованиями. Использование предыдущих версий решателей Direct Sparse для анализа задач с несколькими миллионами степеней свободы приводило к сбою и предложению воспользоваться решателем Large Problem Direct Sparse, который требует меньше оперативной памяти, но в то же время работает медленнее вследствие применения виртуальной памяти.

При запуске тестового исследования с использованием решателя Intel Direct Sparse в SOLIDWORKS Simulation 2020 происходит сбой (рис. 5).

Рис. 5. В SOLIDWORKS Simulation 2020 произошел сбой решателя Intel Direct Sparse

В SOLIDWORKS Simulation 2021 решающая программа Intel Direct Sparse может воспользоваться всей доступной памятью. Если превышен объем доступной памяти, то для завершения анализа применяется дисковое пространство. Такой подход займет больше времени, так как дисковое хранилище работает гораздо медленнее, чем оперативная память. Тем не менее теперь решатель сможет выполнять линейные статические и нелинейные исследования больше чем с 4 миллионами элементов.

В SOLIDWORKS Simulation 2021 это исследование решается с помощью Intel Direct Sparse. В этом тесте большое количество степеней свободы требовало 46 920 дополнительных мегабайт оперативной памяти для решения, поэтому использовалось дисковое пространство, которое заняло больше времени. Однако в некоторых случаях, когда решатель FFEPlus не справляется, решить проблему можно с помощью решателя Intel Direct Sparse (рис. 6).

Рис. 6. В SOLIDWORKS Simulation 2021 решение достигнуто с помощью Intel Direct Sparse Solver

Лицензии SOLIDWORKS Simulation

В полной мере воспользоваться улучшениями производительности можно с помощью лицензий SOLIDWORKS Simulation Professional и SOLIDWORKS Simulation Premium. Эти лицензии не имеют ограничений на количество применяемых физических ядер.

Лицензии SOLIDWORKS Premium и SOLIDWORKS Simulation Standard смогут использовать новые возможности повышения производительности, но будут ограничены максимум восемью физическими ядрами.

Инженерный анализ в среде SolidWorks Simulation: новое в версии 2015

SOLIDWORKS Flow Simulation

Расширенные параметры управления решающей программой

Усовершенствования инструмента Сравнение

Рис. 1. Сравнение результатов — новые представления

Поддержка команды Копировать проект

Рис. 2. Окно команды Копировать проект с результатами Flow Simulation

Сетка вращения

Рис. 3. Выбор вращающейся сетки в нестационарной задаче

Рис. 4. Вращающаяся область с подвижной сеткой в мгновенном состоянии среды

Анализ нестационарных процессов

Повышенное удобство использования

Рис. 5. Табличное задание граничных условий

Рис. 6. Двуцветное представление траектории утечки

Рис. 7. Обзор компонентов

SOLIDWORKS Simulation

Контакт

Соединение «кромка-кромка» для оболочек

Рис. 8. Контакт оболочек «кромка-кромка»

Самокасание

Рис. 9. Контакт Нет проникновения с параметром Самокасание

Усталость

Результаты усталости на основе гармоник

Результирующая повреждённость рассчитывается согласно гипотезе линейного суммирования повреждений, или правилу Майнера:

Результаты усталости на основе случайных колебаний

В данном уравнении показано, что при постоянной по амплитуде циклической нагрузке существует линейная связь между числом циклов до разрушения N и диапазоном напряжений S_e при отображении эпюры в логарифмическом масштабе.

Диаграммы частотного и динамического анализа

Рис. 10. Новые диаграммы в динамических исследованиях

Нагрузки

Менеджер нагрузки для статических исследований

Рис. 11. Окно менеджера Внешние нагрузки

Рис. 12. Просмотр результатов анализа в менеджере Внешние нагрузки

Заданное перемещение в качестве внешней нагрузки

Рис. 13. Команда на заданное перемещение

Цилиндрические и сферические системы координат для неравномерно распределённых сил и давлений

Рис. 14. Цилиндрическая и сферическая системы координат

Материалы

Рис. 15. Часто применяемые материалы

Сетка

Рис. 16. Инструменты диагностики сетки

Нелинейные исследования

Промежуточные результаты в нелинейном анализе

Рис. 17. Диаграмма напряжений в ходе выполнения нелинейного анализа

Рис. 18. Диаграмма перемещений в ходе выполнения нелинейного анализа

Циклическая симметрия для нелинейных исследований

Рис. 19. Геометрическая модель: полная и с фрагментом, реализующим циклическую симметрию

Рис. 20. Отображение результатов для модели с циклической симметрией

Производительность

Рис. 21. Выбор решателя Intel Direct Sparse

Запуск выбранных исследований

Рис. 22. Запуск выбранных исследований

Оболочки

Менеджер оболочки

Менеджер оболочки допускает следующие действия.

• Создание определений оболочек из тел поверхностей или граней твёрдых тел.
• Назначение свойств оболочек: тип (утолщённый или тонкий), ориентация (верхняя или нижняя грань), толщина и материал.
• Сортировку оболочек по типу, толщине или материалу, а также применение временных цветов к оболочкам с одинаковой толщиной или материалом для улучшения визуализации.
• Группировку оболочек с одинаковыми свойствами (тип, толщина, единицы измерения или материал) и распространение изменений на все оболочки в группе.

Рис. 23. Менеджер оболочки

Реверс граней оболочки

Рис. 24. Редактирование определения оболочки

Оптимизация палитры цветов для людей с дальтонизмом

Рис. 25. Режим оптимизации цветовой палитры

SOLIDWORKS Plastics

Поддержка eDrawings для эпюр результатов SOLIDWORKS Plastics

Рис. 26. Диаграмма заполнения в eDrawings

Улучшения генератора сетки

Рис. 27. Настройка тетраэдральных элементов в литниках

Рис. 28. Сетка в литнике до и после улучшенной генерации

• Параметр для установки значения Минимальное число элементов по толщине (Minimum number of elements through thickness) ‒ установка элементов пограничного слоя в разделе Тетраэдральная сетка. Настройка предназначена для улучшения генерации элементов сетки по толщине в тонких деталях (рёбра, стенки и т.п.).

Рис. 29. Сетка до и после применения управления числом элементов по толщине

Рис. 30. Сетки, созданные новыми алгоритмами

Консультант по номинальной толщине стенки

При разработке техпроцесса литья под давлением унификация толщин стенок изделия является важным моментом. Это способствует равномерному распределению по детали давления и температуры ‒ а, значит, оптимизируется весь цикл производства: время заполнения, время охлаждения, а также снижается вероятность коробления и неравномерности объёмной усадки по изделию.

Детали с равномерной толщиной стенки обеспечивают оптимизированные технологические циклы и уменьшают вероятность неравномерной усадки и коробления.

Рис. 31. Консультант по номинальной толщине стенки

Анализ симметричных систем

Рис. 32. Типы симметрии для однонаправленных литников

• Разнонаправленные литниковые каналы, в которых направления вторых и третьих колен изменяют ориентацию в соответствии с направлением первого колена: половинная симметрия (тип S), половинная симметрия (тип T), четвертная симметрия (тип H), четвертная симметрия (тип X).

Рис. 33. Типы симметрии для разнонаправленных литников

Расчёт выпоров

Рис. 34. Диаграмма распределения давления выходных газов (Venting Pressure)

Сообщение «Анализ был остановлен из-за неожиданного завершения процедуры решателя» в Autodesk CFD

Автор:

Проблема

Во время моделирования решатель прекращает работу и появляется сообщение об ошибке в CFD.

Решающий модуль

Анализ был остановлен из-за неожиданного завершения процедуры решателя

Обратитесь к обсуждению на форуме, нажав кнопку «Форму обсуждения» на вкладке «Сообщество».
Пользователи с учетной записью активной подписки также могут получить консультацию в Центре подписки, нажав соответствующую кнопку на панели Инфоцентра в верхнем правом углу пользовательского интерфейса.

Причины:

Решение

Недостаточно памяти

Работа решателя завершается из-за недостаточного объема памяти. См. решение по ссылке ниже.

Некорректно заданы параметры настройки

Завершение работы решателя и/или возникновение расхождений вызвано некорректно заданной моделью. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя из-за неправильно заданных параметров

Ошибки файлового ввода/вывода или сохранение модели на сетевом диске

Работа решателя завершается из-за ошибок при чтении или записи файлов результатов. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя из-за ошибок файлового ввода/вывода

Несовместимое значение скалярного коэффициента диффузии

При вызове формулы базового скаляра значение коэффициента диффузии может быть несовместимым в цифровом выражении с другими параметрами моделирования. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя во время выполнения смешанного скалярного анализа

Неверное определение сетки

CFD не удается сформировать поверхность и/или сетку твердого тела для данной геометрии. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя из-за проблем с сеткой

Проблемы с CFD Server

У службы CFD Server нет необходимых разрешений для корректной работы. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя из-за проблем с CFD Server

Неправильная настройка материала теплоотвода

Работа решателя завершается из-за неправильной настройки параметров материала теплоотвода. См. решение по ссылке ниже.
CFD: непредвиденное завершение работы решателя при использовании материала теплоотвода

Конфликты антивирусных программ

Антивирусное или антивредоносное программное обеспечение препятствует работе программы, что приводит к сбою решателя. Добавьте исключения для устранения проблемы. См. решение по ссылке ниже.
Настройка антивирусной программы и брандмауэра для удаленного расчета в Autodesk CFD

Конфликты VPN

Программное обеспечение VPN может мешать взаимодействию между интерфейсом, решателем и сервером лицензий. См. решение по ссылке ниже.
Сообщение «Анализ был остановлен из-за неожиданного завершения процедуры решателя» в Autodesk CFD при подключении к VPN

Проблемы с геометрией

Если в модели есть очень большое количество объемов, объедините как можно больше таких объемов в одну или несколько деталей в САПР и удалите ненужные детали. Кроме того, можно открыть модель с помощью инструмента Диагностическая модель, чтобы выявить потенциальные проблемы и далее исправить их в САПР.

Недостаточно места на диске для хранения файлов

Если в модели есть очень большое количество объемов, объедините как можно больше таких объемов в одну или несколько деталей в САПР и удалите ненужные детали.

Недостаточно прав для чтения/сохранения файлов

Попробуйте запустить моделирование, открыв Autodesk CFD от имени администратора. Если проблем не будет, переустановите приложение, запустив установщик в режиме администратора.

Энтальпический теплообменник

При вызове энтальпического теплообменника и использовании значения относительной влажности на выпуске выполните следующие действия. Убедитесь, что для всех впускных отверстий задан параметр «Влажность», для жидкости измените значение на «Влажный воздух», а для параметра «Влажность» из дополнительных параметров решателя установите значение «ВКЛ».