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Hallo liebe Abaqus Experten,

ich simuliere zur Zeit einen 4-Punkt-Biegeversuch mit Abaqus und untersuche dabei eine in der Mitte liegende Verbindung, die ich als Submodel erstellt habe.

Das Modell besteht aus knapp 1.500.000 Elementen. Bei der Verbindung handelt es sich um eine Klebeverbidnung, die ich als tie constraints simuliere. Das mesh wurde aus HEX Elementen erzeugt. Eigentlich wollte ich quadratische Elemente (C3D20R) verwenden. Aber die Simulation läuft dann nicht sauber durch. Das Problem ist, dass extrem viel Speicherplatz benötigt wird. Als Speicherort und scratch habe ich deshalb das Laufwerk D (2TB HDD) ausgewählt. Was es genau mit dem scratch auf sich hat weiß ich allerdings nicht genau? Der ganze Speicher wird für eine LOCAL_0-Datei verbraucht (momentan bei fast 95GB). Obwohl noch viel Speicherplatz vorhanden ist, hört die Simulation ohne Fehlermeldung auf zu rechnen, bzw. die CPU Auslastung geht auf unter 2% runter. Der Arbeitsspeicher bleibt trotzdem bei einer Ausnutzung von dauerhaft 70%.

Rechne ich das ganze mit linearen Elementen (C3D8R) ist sowohl die CPU als auch die RAM Auslastung dauerhaft hoch (meistens über 80%) und die Simulation ist in ca. 2 Stunden fertig. Die Berücksichtigung von Nichtlinearität habe ich allgemein deaktiviert.

Im Monitor wird mir folgende Warnung angezeigt:

THE MEMORY ESTIMATES SUGGEST THAT THE ANALYSIS REQUIRES MORE MEMORY THAN CURRENT MEMORY SETTING. THE ANALYSIS WILL PROCEED AND MIGHT COMPLETE, IT IS RECOMMENDED TO INCREASE THE VALUE OF THE memory PARAMETER TO AT LEAST 22260 MB.

Ihr merkt wahrscheinlich schon dass ich mit den Begriffen so um mich schmeisse und mir einiges an Hintergrundwissen fehlt.

Es wäre super wenn ihr mich etwas aufklären könntet. Woran kann es liegen dass das Modell mit quadratischen gar nicht mehr weiter rechnet obwohl noch genügend Speicherplatz vorhanden ist? Welche Einstellungen haben besonders Einfluss auf die Rechenzeit?

Was hat es mit der Parallelization genau auf sich? Der Rechner hat 32GB RAM und 8CPUs. Hatte daher bei der Parallelization einfach 8 ausgewählt. Ganz so einfach ist es aber wahrscheinlich auch nicht oder?

Für welche Simulationen empfiehlt es sich überhaupt quadratische Elemente zu nutzen? WAnn kann man lineare benutzen?

Vielen Dank für jegliche Hilfe 

Beste Grüße

Ferrago

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Puhh, da könnte man jetzt einiges erklären, aber ich versuche es mal kurz zu halten.

- scratch-Daten sind meist temporäre Dateien, für die nicht ausreichend RAM da war
- Ggf. im Job angegeben, dass er sich z.B. 90% des RAM nehmen darf
- Quadratische Elemente können Krümmungen besser abbilden und liefern genauere Ergebnisse; benötigen aber auch mehr Rechenaufwand
- Ist dein Netz ausreichend fein, funktionieren auch lineare Hex-Elemente sehr gut. Bei min. 4 Elementen über die Biegedicke auch reduziert integriert (C3D8R).
- Wenn du nur linear rechnest (kein Kontakt, kein NLGEOM, nur elast. Material) dann solltest du den static perturbation step nehmen (falls nicht geschehen)
- Bei großen nichtlinearen Modellen wird der iterative Solver effizienter. Der wurde in den letzten Versionen von Abaqus auch deutlich weiterentwickelt. Es ist also empfehlenswert die aktuellste Version (inkl. letztem HF/FD) zu installieren und diesen auszuprobieren.
- Parallelisierung macht Sinn. A/Standard (implizit) skaliert aber nicht so gut wie A/Explicit. Das liegt halt an der Methode.
- Bei großen nichtlinear-statischen Analysen macht es manchmal Sinn diese in A/Explicit zu rechnen, statt A/Standard. Je nichtlinearer das Problem, umso besser schneidet A/Explicit ab. Diese Methodik nennt sich 'quasi-static'. Im Getting Started wird das Prinzip erklärt.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 15. Jun. 2020 editiert.]

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- für 1,5 Mio Elemente mit nicht linearen Kontakten sind 32 GB bei acht Kernen viel zu wenig. Die Simulation läuft über die HDD/SSD und hier muss für eine performante Leistung schon die I/O Rate sehr hoch sein, was meistens nicht der Fall ist. Während der Auslagerung hat die CPU eine Auszeit, darum übrigens die geringe Auslastung.

- vermutlich läuft die Simulation wegen denn nicht linearen Kontakten mit dem direkten Gleichungslöser, der übrigens unnmengen an Speicher verschluckt. Bei 5 Mio Elementen mit einigen nicht linearen Kontakten bewegt man sich bei 32 Kernen um die 512 - 640 GB , nur mal um ein Eindruck zu bekommen wie viel Speicher so benötigt wird.

- lineare Elemente sind nicht zu empfehlen. Zum einen werden deutlich mehr Elemente benötigt. Bei einen einfachen Balken mit linear abnehmenden Querschnitt kommt der quadratische Ansatz mit nur acht Elementen der anlaytischen Lösung sehr nahe. Während der lineare Ansatz die vierfache Anzahl der Elemente benötigt und trotzdem noch einen Fehler von 1% in der Hauptgröße und 5% in der Nebengröße (Spannung) aufweist. 

Für lineare Elemente benötigt man bezüglich der Vernetzung schon sehr viel Erfahrung, ist für einen Anfänger nicht zu empfehlen. 

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Danke erst mal für die ausfürlichen Antworten 

Was genau ist mit nicht linearen Kontakten gemeint?

Was empfiehlst du mir? Bei meiner Verbindung handelt es sich um eine Art Verzinkung (Material: Holz). Zwei Holzplatten werden miteinander gestoßen und über eine Art Schwalbenschwanz Verbindung verklebt.

Ich habe das ganze mal mit quadratischen Elementen und einem 10er mesh gemacht und einem 5er mesh und linearen Elementen. Das Modell mit den linearen Elementen kam dem analytischen Modell näher. Allerdings habe ich das Modell jetzt noch mal geometrisch verändert (Schräge Verbindungsflächen und keine Verklebungen mehr an den Vertikalflächen). Seitdem will es einfach nicht mehr richtig rechnen.

Was macht das Mesh so kompliziert bei linearen Elementen, bzw. auf was muss man achten?

Wenn du von den linearen Elementen abrätst...was empfiehlst du mir? Wie soll ich weiter vorgehen? Sorry aber weiß noch nicht so richtig was ich mit den Empfehlungen von Dir anfagen soll

Beste Grüße

Ferrago

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Der Hinweis mit lineare Elementen ist nur bedingt richtig.
Generell sind lineare Elemente nicht verkehrt, man muss nur bei Solids diese Ausnahmen kennen:

1. Lineare Tets sind vom Elementansatz her zu steif. Diese somit nur für Testrechnungen verwenden. Ansonsten quadratische. Dasselbe gilt auch für Schalendreiecke.

2. Lineare Hex-Elemente haben Probleme (Hourglassing, Shear Locking) bei biegedominierter Belastung im Element. Bei Strukturen die auf Biegung belastet werden, sollte man deswegen quadratische nehmen oder min. 4 lineare über die Biegedicke. Damit würde die Belastung wieder in Zug/Druck umgewandelt werden.

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@Mustaine

Ich würde Dich doch gerne bitte das Niveau des Forums zu bewahren, in dem den von Dir angezeigten Fehler zu berichtigen. Das hast Du mit deiner Argumentation aber in keinster Weise getan, sondern einfach nur weitere mögliche Gründe thoeretischen Ursprunges genannt.
Du weißt vermutlich auch selber das es mit höher Elementenanzahl über die Tiefe mit linearen Elementen nicht getan ist, da gehört schon deutlich mehr dazu und trotzdem kann die Näherung dann weiter entfernt sein als diese des quadratischen Ansatzes. Da die Rechenleistung proportional mit der Knotenanzahl und dem DOF steigt, nicht aber mit den Elementenansatz, stellt sich meistens die Frage auch gar nicht, da die Knotenanzahl mit den linearen Elementansatz dann letzendlich mehr Rechenleistung benötigt.

Aber von mir aus kannst Du Anfängern gerne zu Elementen mit linearen Ansatz raten!

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 17. Jun. 2020 editiert.]

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@Duke711

Das ist ein Scherz, oder?
Du unterstellst mir, dass ich Blödsinn verbreite und somit das Niveau des Forums negativ beeinflusse? Und das nachdem du in diesem Thread ziemlich viel Unsinn von dir gegeben hast:
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/010207.shtml

Aber bleiben wir sachlich: Ich habe grob erklärt wo lineare Elemente verwendet werden können und wo sie Schwächen haben. Dabei bleibe ich auch. Wenn du sagst, dass diese Aussagen nicht korrekt sind, dann erstelle ein Beispiel und wir prüfen das. Stelle also eine Geometrie bereit und definiere ein Problem. Ich kann es dann mit verschiedenen Netzen und Elementen rechnen (jeder andere natürlich auch) und wir schauen uns die Ergebnisse an.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 18. Jun. 2020 editiert.]

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Bitte eine Begründung zum angeblichen Unsinn, ansonsten unterlasse deine Unterstellungen.
Da hier nun von Dir immer noch keine Richtigstellung kam, würde ich Dich doch bitten solche Unterstellungen wie:

Zitat
"Der Hinweis mit lineare Elementen ist nur bedingt richtig"

zu unterlassen, das trägt in keinster Weise was zu Forum bei. Sondern sind einfach haltlose Behauptungen.
Und noch ein allgemeiner Rat, bleibe sachlich und halte Dich an die Forumsitte. Ein einfaches Beispiel bezüglich eines Balken zum Vergleich zur geschlossenen Lösung habe hier Dir schon genannt.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 18. Jun. 2020 editiert.]

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img-0148.png img-0149.png img-0150.png

In Anhang sind drei Bilder eines einfachen Beispiels, welche meine 'haltlosen' Behauptungen unterstützen. Einfache Blöcke. Reine Zug- und Druckbelastung. Die Netze sind identisch und nicht sonderlich fein. Material, Lasten und Randbedingungen sind natürlich auch identisch.

Ein Block hat lineare Hex-Elemente reduziert integriert. Also ein Integrationspunkt pro Element.
Im anderen Block sind quadratische Hex-Elemente voll integriert. Also 27 Integrationspunkte pro Element.

Wie man an den Bildern sehen kann, sind die Ergebnisse identisch.

Was ja seltsam ist, da deiner Aussage nach ja lineare Elemente nichts taugen.

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Wenn ich meine Meinung auch äußern darf:

1. Was hat es mit der Parallelization (hier wohl Parallelisierung gemeint) genau auf sich?
- mehr Kerne, schnellere Rechnung
Richtwerte
- implizit: bis 8 Kerne guter Performanceanstieg, bis 12 moderat, ab 16 nahezu keine Leistungssteigerung (nur sinnloser Lizenzverbrauch)
- explicit: nahezu linearer Zusammenhang zwischen Geschwindigkeitssteigerung und Kernanzahl

2. Für welche Simulationen empfiehlt es sich überhaupt quadratische Elemente zu nutzen?
- sehr gut geeignet für Eigenfrequenzberechnungen
- ungeeignet für Problemstellungen mit Kontakt, bei denen die Kontaktspannung eine Rolle spielt

3. Wann kann man lineare benutzen?
- ich empfehle hier immer vollintegrierte mit der Definition C3D8I
- Einsatz ist überall möglich, mit von Mustaine genannten Richtwerten

[Diese Nachricht wurde von rombikus am 15. Jul. 2020 editiert.]

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