DynaForm各版本集成LS-DYNA求解器的对比测试报告V4更新

如果图片有问题，到以下网址查看
http://articles.e-works.net.cn/cae/article94918.htm

DynaForm发展到5.8.1，已经有多个求解器，如快速展开求解器MSTEP、切边、冷却求解器UtilityBatch、还有用于快速计算的DEMS_SC求解器，但是其最主要的重力、拉延、回弹等求解器是LS-DYNA；LS-DYNA是一个非常出名的非线性求解器，应用的领域很广，冲压方面的功能仅是是一部分功能，目前其主要的版本为LS971，LS971已经发展到6.X.X系列，现比较稳定的版本有R3.2.1 \R4.2.1 \R5.1.以及最新版R6.0.0，DynaForm不同的版本佩带不同版本的LS-DYNA求解器；从DynaForm5.8开始默认支持R5/R6系列的求解器，而5.8之前的DynaForm版本支持R3系列和R4系列的LS-DYNA；
为了更好的应用DynaForm软件，就必须对求解器的速度、稳定性等有全面的了解，笔者使用同一个例子，不同版本的求解器，对冲压相关的重力、拉延、回弹等三大常用的功能进行综合评比测试，以对比各个版本的求解器之间的差异，以便于工作和应用；
测试环境
LS-Dyna V971 R3.2.1和R4.2.1使用DynaForm5.7.3作为前处理环境；
LS-Dyna V971 R5.1.1和R6.0.0使用DynaForm5.8作为前处理环境；
操作系统为WIN7_32_SP1
内存：4G
CUP：17 Q620M
对比统计结果：
计算时间、
计算是否正常终止、
计算结果是否正常、
板料厚度、最大位移、
FLD曲线等；
1.LS-DYNA 32位和64位测试
32位的LS-DYNA可以在win32和win64操作系统上运行，而64位的LS-DYNA只能在X64的操作系统上，对于安装64位Windows系统的用户,可以同时使用32位和64位的LS-DYNA，所以下面就这两者之间做一个对比测试笔者使用NUMISHEET 2005 BM2为例，生成一个DYN文件（包含拉延、切边、回弹），然后用32位的LS-DYNA和64位的LS-DYNA不同版本（LS971R3.2.1/LS971R5.1.1）进行运算，记录运算的时间以及厚度和回弹量。

点击图片查看大图

运算的时间以及厚度和回弹量

通过以上测试表明，可以有以下结论：
1：64位的求解器计算效率要高于32位的求解器；
无论是R3.2.1还是R5.1.1系列的求解器，64位的都比32位的更快一些，而且在一些需要大内存的计算中，受限于内存的取值范围，有时必须使用64位的求解器；
2：同一个DYN文件，32位和64位的LS-DYNA计算结果有细微差异，可忽略不计；
3：LS971R3.21.系列的求解器比LS971R5.1.1系列的求解器更快一些；
2.重力测试
使用DynaForm默认自带的fender例子，就是安装目录手册里面自带的Application_Manual_Traning_Models里面CASE1例题；材料为：SUS304，分别对比隐式、隐式（动力）、显示（动力松弛）3种不同的计算方式，结果统计为计算时间、位移、有效性；重力计算默认使用双精度求解器进行，所以在此不测试单精度的求解器。

点击图片查看大图

重力测试

3种不同的计算方式计算出的时间、位移、有效性结果

点击图片查看大图

结果对比图

点击图片查看大图

从以上的统计结果看，使用双精度的LS-DYNA求解器都可以顺利地计算重力结果（单精度的有可能会失败，比如LS971_R4.2.1）,而在隐式计算方面，LS-DYNA有明显的提升，LS971_R5.1.1的隐式求解速度提升了30%，而其他的2种求解方法没有明显该进，求解结果隐式和显示基本一致，但R3.2.1的有些问题，不是很理想，隐式（动力）结果不理想；所以根据以上测试，重力计算首选使用隐式，无论是速度和结果都相对比较好；
3.拉延测试
测试案例：NUMISHEET 2008 BM2例题-S梁；材料为SUS304，压边力400KN。

点击图片查看大图

NUMISHEET 2008 BM2拉延测试图

结果对比：不同版本、单精度、双精度之计算时间、厚度等。

点击图片查看大图

结果对比

FLD图像

点击图片查看大图

通过以上数据及图像对比，可以发现，进行普通的拉延计算，单精度与双精度没有明显的区别，但是计算时间差异较大，计算速度最快的竟然是老版本的R3.2.1，R4.2.1和R5.1.1的计算时间明显比R3系列的增加很多，而最新的R6.0.0系列的，单精度的计算速度已经有明显提升，看来已经有优化过了，而双精度的速度提升比R4和R5系列有明显的提升，比起R3系列还是有差距；
8个计算结果数据没有明显差异，说明LS-DYNA版本的更新体现在其他的领域，在冲压拉延领域基本没有太明显的改进，而随着“体型”的越来越庞大，速度也越来越慢，所以建议进行普通拉延计算时，还是使用LS971_R3.2.1版本；R6系列还处于刚开始的测试期，不过很值得期待。
4.回弹测试
虽然目前对于普通用于而言，回弹计算的准确率一直是一个大问题的，但是此次测试，进进行求解器之间的对比，所以继续进行测试，本测试使用第二步测试中的R3.2.1的单精度结果进行，回弹测试仅测试双精度求解器；将进行一下结果的测试：
约束测试：惯性释放和单点（3点）约束；
隐式控制参数测试：单步和多步；
测试时对S梁进行了切边动作，所以回弹测试含2个工步；

点击图片查看大图

回弹测试结果

例题：DynaForm自带的例子-顶盖回弹。

点击图片查看大图

顶盖回弹结果

从以上2个测试可以发现，在回弹方面，R3.2.1的计算速度略快于R5.1.1的速度，而R6.0.0系列的LS-DYNA则和R5.1.1基本持平，没有太大变化；数值的精确程度没法比较，在此不予以评判，而R4.2.1系列的求解器，对于回弹计算则完全失败，所以不建议使用R4.2.1系列的求解器进行回弹方面的计算；而R5.1.1的计算使用惯性时也凸显出了不稳定的一面，也不建议使用惯性求解，而这一问题在R6系列的求解中得到解决；
从以上3个例子的统计结果看，目前DynaForm最优的求解器仍然为LS971_R3.2.1系列的求解器，而最新的R6系列的求解器的计算速度与稳定性也明显的比R4.X和R5.X系列有明显的改进，还是很值得期待的，考虑到R6系列还会不断的该进，所以不排除未来会超越R3.2.1系列成为最优的求解器；但是考虑到速度和稳定性，建议目前还是使用LS971_R3.2.1系列的求解器作为主要的运算工具。