Wybieramy odpowiedni solver obliczeniowy w analizie statycznej SOLIDWORKS Simulation

W analizie metodą elementu skończonego (MES), problem jest przedstawiany jako układ równań algebraicznych, które muszą zostać rozwiązane równocześnie. Istnieją dwie klasy metod rozwiązania: bezpośrednia i iteracyjna.

Metody bezpośrednie rozwiązują równania przy użyciu dokładnych technik numerycznych. Metody iteracyjne rozwiązują równania przy użyciu technik przybliżeniowych, w których w każdej iteracji zakładane jest rozwiązanie i obliczane są skojarzone z nim błędy. Iteracje są powtarzane do czasu, gdy błędy osiągną wartości do przyjęcia.

Podczas przeprowadzania analizy w SOLIDWORKS Simulation do wyboru mamy 5 typów solverów: FFEPlus, Direct Sparse, Intel Direct Sparse, Large Problem Direct Sparse oraz Intel Network Sparse. Solver FFEPlus wykorzystuje iteracyjną metodę obliczeniową, pozostałe to solvery bezpośrednie.

Solvery iteracyjne

FFEPlus

Solvery bezpośrednie

Direct Sparse

Intel Direct Sparse

Large Problem Direct Sparse

Intel Network Sparse (dostępny w pakiecie Simulation Premium)

Wybór solvera jest możliwy z poziomu Właściwości badania w zakładce Opcje:

Wersja 2020

Wersja 2021

Domyślnie zaznaczony jest wybór Automatyczny. Zalecany dla początkujących użytkowników. W ten sposób program sam dobiera odpowiedni solver, według pewnych czynników:

Ilość dostępnej pamięci RAM

Występowanie dużego przemieszczenia

Obecność odległych obciążeń

Obecność łączników (zwłaszcza łączników śrubowych)

Procent elementów będących skorupami i kontaktu wiązanego pomiędzy skorupami, bryłami i belkami

Konwergencja podczas rozwiązywania interakcji typu kontakt (w starszych wersjach bez penetracji)

Występowanie tarcia

Symetria kołowa

Czym kierować się podczas wyboru solvera?

Podczas analizy problemów niewielkich rozmiarów (do 25 000 DOF*) wszystkie solvery dają podobne rezultaty. Jednak w przypadku dużych problemów różnice mogą znacząco się zwiększyć.

*DOF – degrees of freedom (stopnie swobody)

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę podczas wyboru solvera:

Ilość dostępnej pamięci RAM

Potrzeba wykorzystania wielu rdzeni procesora

Obecność dużej ilości interakcji typu kontakt (w starszych wersjach bez penetracji)

Obecność złączy

Występowanie tarcia

Duże przemieszczenia

Występowanie sporych różnic we właściwościach badanych materiałów (np. metal i tworzywo sztuczne)

Najogólniej mówiąc – solver iteracyjny lepiej sprawdzi się w przypadku obecności interakcji wiązanych, podobnych materiałów i niewielkich przemieszczeń. Solver bezpośredni dokładniej przeliczy interakcje różnego typu (w szczególności kontakt), tarcie, złącza (w szczególności śruby) i lepiej poradzi sobie w przypadku różnic materiałowych i dużych przemieszczeń.

Poniżej w tabeli zestawiono typy dostępnych solverów wraz z zastosowaniem:

Solver | Opis | Zalety | Wady
Automatyczny | Na podstawie określonych czynników program sam dobiera typ solvera. | Dla początkujących użytkowników. | W przypadku kompleksowych problemów, nie zawsze zostanie wybrany najbardziej optymalny solver.

FFEPlus

Solver iteracyjny. Rozwiązuje równania przy użyciu technik przybliżeniowych, w których w każdej iteracji zakładane jest rozwiązanie i obliczane są skojarzone z nim błędy. Iteracje są powtarzane do czasu, gdy błędy osiągną wartości do przyjęcia.

Przeważnie najszybszy z solverów dla analiz statycznych.
Wydajniej korzysta z dostępnej pamięci RAM (2 000 000 DOF / 1GB RAM)
Preferowany dla problemów dużych rozmiarów.

Nie jest zalecany w przypadkach, gdzie występuje duża ilość interakcji (szczególnie typu kontakt), oraz spore różnice we właściwościach materiałów.

Direct Sparse | Solver bezpośredni. | Preferowany, kiedy w analizie występują: interakcje typu kontakt, złącza, wirtualna ściana w warunkach brzegowych, miękkie sprężyny, symetria cykliczna, znacznie różniące się właściwości wykorzystanych materiałów (np. stal i nylon). | Potrzebuje znacznie więcej pamięci w porównaniu do modelu iteracyjnego (200 000 DOF / 1GB RAM). Zapotrzebowanie na pamięć rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem liczby stopni swobody w modelu.
Intel Direct Sparse | Wprowadzony w wersji 2015. | Nowsza wersja solvera Direct Sparse. Jest szybszy i wydajniej korzysta z dostępnej pamięci. |
Large Problem Direct Sparse | Wprowadzony w wersji 2014 dla metod bezpośrednich dla rozwiązywania dużych problemów. | Nadaje się do rozwiązywania problemów o wielkości ponad 1 000 000 DOF. Jest w stanie przeprowadzić obliczenia dla symulacji, które wykraczają poza dostępną pamięć. |
Intel Network Sparse | Wprowadzony w wersji 2017. Dostępny w pakiecie Simulation Premium. | Jest w stanie wykonywać obliczenia na innych maszynach. |

Dodatkowe informacje o solverach SOLIDWORKS Simulation znajdują się na stronie: przejdź do Help SOLIDWORKS.

Post: Wybieramy odpowiedni solver obliczeniowy w analizie statycznej SOLIDWORKS Simulation