admin 管理员组文章数量: 1086019
2024年3月29日发(作者：windows11怎么改鼠标样式)
ISSN1009-3044
Computer
Knowledge
Knowledge
and
and
Technology
Technology
电脑知识
电脑知识
与技术
与技术
Computer
Vol.17,No.5
February
2021
E-mail：*************.cn
第17卷第5期(2021年2月)
http：//
Tel：+86-551-6569
有限元分析软件ANSYS计算速度探究
张瀚文，司永宏
（天津市特种设备监督检验技术研究院，天津300192）
摘要：随着计算机模拟仿真技术地不断进步，在实际工程实践中越来越多的领域都应用到有限元分析软件，ANSYS作为有
限元分析软件的代表，在解决技术问题中有着广泛的应用；在利用ANSYSWORKBENCH模拟缠绕式气瓶工作状态时，工
作站分别采用了机械硬盘、固态硬盘、内存作为模拟文件的存储介质对同类模拟文件进行计算并对比其计算速度、硬盘最
高占用率；同时分析对比了调用不同中央处理器核数对计算速度影响，并给出工作站资源调配优化方案。
关键词：有限元分析；缠绕式气瓶；硬盘；内存；CPU
中图分类号：TP391.7文献标识码:A
开放科学（资源服务）标识码（OSID）:
文章编号：1009-3044(2021)05-0246-02
ResearchontheCalculationSpeedofFiniteElementAnalysisSoftwareANSYS
ZHANGHan-wen,SIYong-Hong
(TianjinSpecialEquipmentInspectionInstitute,Tianjin300192,China)
Abstract:Withthecontinuousadvancementofcomputersimulationtechnology,moreandmorefieldsareappliedtofiniteelement
resentativeoffiniteelementanalysissoftware,ANSYShasawiderange
ofapplicationsinsolvingtechnicalproblems;usingANSYSWORKBENCHsimulatestheworkingstateofaspiralcylinder,the
workstationusesmechanicalharddisks,solidstatedrives,andmemoryasstoragemediaforanalogfilestocalculateandcompare
thecalculationspeedofsimilarsimulationfiles;atthesametime,itanalyzesandcomparesthenumberofcoresthatcalldifferent
etheoptimizationplanofworkstationresourceallocation.
Keywords:finiteelementanalysis;wrappedgascylinder;harddisk;memory;CPU
1引言
有限元模拟仿真技术作为科学研究的重要手段对解决科
学技术问题有着举足轻重的作用
[1]
，ANSYS为是世界范围内影
响广泛的计算机辅助工程（CAE）软件，在核工业、铁道、石油化
工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木
工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着
广泛的应用
[2-7]
。同济大学杨楠研究了ANSYS中的非线性收敛
与网格精度、边界条件、整体运算时间和载荷步等一系列因素
[8]
关系问题。
利用ANSYS计算工程问题，往往会花费很多时间，研究不
同存储介质、不同中央处理器核数对ANSYS计算时间的影响
有利于优化调配硬件以供有限元分析软件运行，为有效缩短模
拟分析时间提供了思路。
图1有限元分析模型
本模型旨在研究不同自紧压力与内部压力对材料应力强
度分布的影响，进而根据材料应力强度情况判断设备安全状
态，最后达到确定合理自紧压力与内部压力的目的。
2计算模型
气瓶三维透视图如图1所示；该气瓶封头内外表面为不同
心圆弧，对气瓶采用T1000碳纤维/环氧树脂复合材料进行全缠
绕自紧，其缠绕厚度为6.71mm，气瓶瓶塞厚度为16mm。
3计算时间与不同存储介质的关系
利用第2节所述模型在如表1配置、操作系统为WIN10的
工作站中运算。分为2组运算试验包括线性网格与非线性网
格计算文件存储在机械硬盘、固态硬盘、利用内存虚拟出的硬
盘中进行运算。
收稿日期：2020-09-24
基金项目：天津市市场和质量监督管理委员会科技计划项目(2017-W33)
作者简介：张瀚文（1991—），男，天津南开区人，工学硕士，主要研究方向为特种设备检验、材料应力分析、有限元分析应用。
246
计算机工程应用技术
本栏目责任编辑：梁书
第17卷第5期(2021年2月)
表1工作站配置
配置参数
CPU
至强处理器Gold(金)61262.6GHz2*12C(核)
内存
384GB（32*12）DDR42666MHzRDIMM内存
硬盘
512GSSD2.5寸+4TSATA7200转3.5寸
3.1线性网格计算文件在不同存储介质的计算速度对比
本组运算的模拟计算文件分别在机械硬盘、固态硬盘、利
用内存虚拟出的硬盘中存储读写运算，其网格为线性网格，节
点数为190874个，调用CPU核数为22枚，运算时间、最高占用
率如表2所示。
表2线性网格计算文件在不同存储介质的计算速度、最高占用
率对比表
存储介质运行时间最高占用率
机械硬盘
6m6s
固态硬盘
6m4s
100%
100%
内存虚拟硬盘
5m49s15%
由表2所得，内存虚拟硬盘速度略比固态硬盘和机械硬盘
运算时间短，而机械硬盘与固态硬盘运算时间几乎相同。
3.2非线性网格计算文件在不同存储介质的计算速度对比
本组运算的模拟计算文件分别在机械硬盘、固态硬盘、利
用内存虚拟出的硬盘中存储读写运算，将上一组计算文件中线
性网格设置为非线性网格时，其节点数自动变化为822579个，
调用CPU核数为22枚，运算时间、最高占用率如表3所示。
表3非线性网格计算文件在不同存储介质的计算速度对比表
存储介质运行时间最高占用率
机械硬盘
1h11m100%
固态硬盘
100%
内存虚拟硬盘
53m15s
1h18m
17%
通过上表可发现计算文件利用内存虚拟硬盘作为存储介
质时，其计算时间比存储在固态硬盘要快近35%，比存储在机
械硬盘快约47%。
3.3结果分析
通过上述试验结果得出，当总体计算时间较短时，由于主
要依靠存储介质读写速度决定运算速度的计算步占用整体计
算时间比例不大，因此内存虚拟硬盘节约的时间并不明显；当
当总体计算时间较长时，由于主要依靠存储介质读写速度决定
运算速度的计算步占用整体计算时间比例提高，内存虚拟硬盘
节约运算时间效果提高。
4计算时间与计算文件调用CPU核数关系
利用第2节所述模型，网格采用线性网格，分别调用CPU18
核、14核、10核、6核、2核、1核对其进行运算，计算文件运算时
间与核数之间关系如图2所示。
本栏目责任编辑：梁书
ComputerKnowledgeandTechnology
电脑知识
与技术
图2运算时间与核数关系图
由图2可知，在前文所述计算条件下，随着调用CPU核
数的增加，所需运算时间越来越短，但缩短的比例越来越小。
调用CPU核数达到10核时，核数的增加没有明显的缩短运算
时间。
5结论
ANSYS
通过上述试验结果得出利用内存虚拟硬盘技术可以提高
模较大时速度提升效果较为明显。
在计算机中的总体运行速度，在网格为非线性、运算规
在利用ANSYS进行多组模拟试验时，可利用内存虚拟硬
盘技术虚拟出多个硬盘作为计算文件存储介质，避免实体硬盘
因磁盘占用率过高影响总体计算速度。
探究出针对本运算环境下较为高效的调用CPU核数，对工
作站的使用配置提供了思路。
综上所述，工作站资源调配优化方案为：在计算线性网格
模型时，表1所述工作站可利用虚拟硬盘技术装载出2个30G
硬盘，将计算文件分别存储在机械硬盘、固态硬盘、2个内存虚
拟硬盘共4个存储介质上，4个计算文件调配CPU核数都设置
为6枚，4个人计算文件同时运行计算，经试验，四个计算文件
同时运行11m45s后，四个计算文件都完成运算，比单一计算文
件每次调用全部CPU内核计算4次快12m13s；当计算机处于较
长时间无人干预时可采用多利用内存虚拟硬盘、每个计算文件
降低CPU调用核数以达到多个计算文件同时计算的目的。
参考文献：
[1]薛展仁,韦寿祺,李曌.多相绕组电子束偏转扫描装置仿真分
[2]
析
Haiong.
[J].真空科学与技术学报
关于中国期刊标准
,2020,40(5):465-470.
[EB/OL]./
[3]
item/ansys.
[4]
模拟仿真
吴刚.基于ANSYSWorkbench双列调心滚子轴承接触特性
白鸿宇,赵超凡
[J].煤矿机械
,罗沪生
,2020,41(6):191-193.
,等.
[5]
构拓扑优化
刘轩,潘菲,
[J].山西建筑,2020,46(12):54-56.
基于ANSYS有限元软件的桥梁结
[6]
状与布置对冷态流场的影响
杨荣乾,等.含导流片的双钝体驻涡燃烧室钝体形
张凤军,唐骁,陈坚.基于Ansys
[J].节能,2020,39(5):105-107.
[7]
计
王泽军
[J].光通信技术
,许崇涛,陈志刚
,2018,42(3):36-38.
热仿真的航天光模块的热设
.12Cr1MoVG
[8]
引起的局部热应力
杨楠
[J].压力容器,2019,36(8):50-56.
高温管道中异种钢焊缝
(2):74-75.
.CAE软件操作小百科(47)[J].计算机辅助工程,2019,28
【通联编辑：梁书】
计算机工程应用技术
247
版权声明：本文标题：有限元分析软件ANSYS计算速度探究 内容由网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：http://www.roclinux.cn/b/1711722562a607484.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
发表评论