Abaqus

< Podręcznik użytkownika KDM < Oprogramowanie KDM < Oprogramowanie naukowe

Zasoby Nova Tezro

ABAQUS - pakiet służący do analizy nieliniowej układów z wykorzystaniem metody elementów skończonych w zakresie skomplikowanych badań inżynierskich. Stosowany jest w zagadnieniach mechaniki ciała stałego i płynów oraz do oceny wytrzymałościowej elementów maszyn i konstrukcji z uwzględnieniem obciążenia, temperatury, punktów łączeń, ewentualnych zderzeń i innych warunków środowiskowych. ABAQUS używany jest z powodzeniem podczas badań sejsmicznych i geotechnicznych, w akustyce, w przemyśle samochodowym, itp.

Informacje ogólne

ABAQUS powstał i jest rozwijany przez amerykańską firmę Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc. Pakiet dostępny jest na wielu platformach sprzętowych, począwszy od komputerów klasy PC z Intel Pentium, przez stacje robocze HP, Compaq, IBM, SGI do superkomputerów Compaq AlphaServers, HP, IBM RS.6000, serie SGI Onyx, serie SGI Origin.

Pakiet ma budowę modułową, co pozwala na dosyć swobodną konfigurację całości w zależności od specyfiki zastosowań. Użytkownik ma ponadto mozliwość dopisywania własnych procedur. Podstawowe moduły biblioteczne to:

• ABAQUS/Standard

Jest to moduł ogólnego przeznaczenia do przeprowadzania analiz metodą elementów skończonych. Zawiera wszystkie procedury analizy poza dynamiczną analizą nieliniową stosującą całkowanie równań ruchu metodą jawną. Pakiet napisany jest w języku Fortran. Jego pierwsza wersja powstała w 1978 roku.

• ABAQUS/Explicit

Moduł przeznaczony do rozwiązywania zagadnień dynamicznych z użyciem metody jawnej całkowania równań ruchu. Stosowany do analiz przy ekstremalnych obciążeniach mechanicznych, siłowych lub termicznych.

• ABAQUS/CAE

CAE (ang. Complete ABAQUS Environment) dostarcza prostego i spójnego interfejsu do tworzenia, zlecania, monitorowania i przetwarzania wyników otrzymanych z symulacji ABAQUS/Standard i ABAQUS/Explicit. Łączy w sobie funkcjonalność preprocesora ABAQUS/Pre i postprocesora ABAQUS/Post ze starszych wersji ABAQUSa.

Pakiet CAE podzielony jest na moduły, z których każdy definiuje logiczny aspekt procesu tworzenia i analizowania modelu, np. definiowanie geometrii, definiowanie własności materiału. Każdy moduł posiada swój własny zestaw kluczy, parametrów i danych służących do utworzenia pliku wejściowego (z rozszerzeniem .inp) dla modułu obliczeniowego (Standard lub Explicit). Moduł obliczeniowy (ang. solver) czyta plik wejściowy, dokonuje obliczeń podczas których wysyła informacje do CAE pozwalające śledzić postępy, na końcu umieszcza rezultaty w bazie wyników (plik z rozszerzeniem .odb). Wyniki zapisane w bazie można wczytać do CAE i dalej przetwarzać. Jeżeli przewidywany czas obliczeń jest zbyt długi należy opuścić środowisko CAE po utworzeniu pliku wejściowego i posłużyć się poleceniem abaqus do zlecenia obliczeń. Po zakończeniu symulacji można uruchomić CAE ponownie i wczytać bazę modelu (plik z rozszerzeniem .cae) i bazę wyników (plik z rozszerzeniem .odb) w celu wizualizacji układu.

Abaqus umożliwia równoległe wykonywanie obliczeń w trybach MPI i wątków (threads). Poniższy schemat prezentuje możliwe tryby równoległej pracy Abaqusa dla różnych jego modułów.

Tryby równoległej pracy Abaqusa

Korzystanie z ABAQUSa w WCSS

W WCSS na serwerze Tezro dostępny jest ABAQUS 6.4, a na klastrze Nova zainstalowany jest ABAQUS 6.7-5 w wersji równoległej. ABAQUS na klastrze Nova uruchamiany w trybie równoległym wykorzystuje tryb wątków. Pakiet udostępnia moduły obliczeniowe Standard, Explicit oraz środowisko CAE. Zaleca się, aby obliczenia wstawiać do jednej z kolejek systemu kolejkowania PBS.

Licencje

WCSS posiada 25 tokenów licencyjnych współdzielonch przez pakiety Standard, Explicit i Foundation, oraz po 25 tokenów dla pakietów Aqua i Design. Tokeny są współdzielone przez wszystkich użytkowników ABAQUSA w WCSS.

Każde zadanie ABAQUSa zabiera 5 tokenów licencji oraz 1 token za każdy dodatkowy procesor, tak więc można np. uruchomić alternatywnie:

• 5 zadań jednoprocesorowych: 5*5 tokenów = 25 tokenów, 5 CPU
• 3 zadania 4 procesorowe: 3*(5+3) = 24 tokeny, 12 CPU

Sprawdzenie ilości dostępnych licencji:

> abaqus licensing ru 

Środowisko aplikacji

Konfiguracja ABAQUSa i jego parametry domyślne zapisane są w pliku z rozszerzeniem .env, który znajduje się w katalogu site/ danej wersji pakietu, np. /usr/local/appl/abaqus_6.4/6.4-1/site/abaqus_v6.env. Użytkownik może zmienić parametry domyślne przez utworzenie własnego pliku abaqus.env w swoim katalogu domowym lub w katalogu bieżącym, z którego będzie uruchamiał ABAQUSa.

Aby uzyskać informacje na temat wersji, lokalizacji i parametrów zainstalowanego pakietu wystarczy posłużyć się opcją info, np.:

> abaqus info=env  (informacje o ustawieniach środowiska)
> abaqus info=sys (informacje o systemie)

Zmienna TMPDIR określająca katalog roboczy ABAQUSa ustawiona jest domyślnie na /scratch/$USER. Tam ABAQUS zakłada katalog tymczasowy zawierający pliki tworzone podczas obliczeń. Po zakończeniu obliczeń pliki wynikowe kopiowane są do katalogu, z którego program został uruchomiony.

Tezro

wersja: 6.4

Dokumentacja jest dostępna pod adresem http://sol.wcss.wroc.pl:2080/v6.4/ (wyłącznie z komputerów sieci WASK)

Uruchamianie aplikacji

Obliczenia testowe należy wstawiać do kolejki short. Do uruchamiania aplikacji służy następujące polecenie (lokalizacja: /usr/local/bin):

> abaqus (uruchomi domyślną najnowszą wersję)

Krótki opis opcji i poleceń ABAQUS'a dostępny jest po wydaniu komendy:

> abaqus help

Pierwszym krokiem w pracy z ABAQUS'em jest wygenerowanie pliku z danymi dla modułu ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicit. Można wykorzystać do tego preprocesor środowiska CAE uruchamianego poleceniem:

> abaqus cae

Aby utworzyć w CAE plik z danymi dla obliczeń wsadowych wystarczy wykonać następujące kroki:

1. załadować/utworzyć model układu (zapisywany w bazie modeli *.cae)
2. włączyć Modul->Job z menu wyboru CAE
3. uruchomić managera zadań (ikonką w lewym menu modułu lub z poziomu głównego menu Job->Manager)
4. utworzyć zadanie z poziomu Managera przyciskiem Create
5. z poziomu Managera zapisać plik wejściowy przyciskiem Write Input.

Po utworzeniu pliku z danymi (plik_wej.inp) można uruchomić symulację z poziomu interfejsu CAE (przycisk Submit Managera) lub używając polecenia:

> abaqus job=nazwa input=plik_wej.inp

Parametr job=nazwa ustala nazwę główną dla plików generowanych podczas obliczeń. O zawartości danego pliku świadczy nadane mu rozszerzenie, np.:

.dat - wyniki analizy sformatowane do wydruku,

.msg - informacje o przebiegu zadania,

.sta - informacje o zakończonych krokach,

.odb - wyniki obliczeń z przeznaczeniem do wizualizacji przez CAE,

.fin - wyniki w formacie ASCII.

Nova

wersja: 6.7-5

Abaqus na Nova umożliwia równoległe wykonywanie obliczeń w trybie wątków (threads).

Uruchamianie aplikacji

Do uruchamiania aplikacji służą następujące polecenia:

>  /usr/local/abaqus/Commands/abaqus

Krótki opis jak wywoływać polecenia ABAQUS'a dostępny jest po wydaniu komendy:

>  /usr/local/abaqus/Commands/abaqus help 

Pierwszym krokiem w pracy z ABAQUS'em jest wygenerowanie pliku z danymi dla modułu ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicit. Można wykorzystać do tego preprocesor środowiska CAE. Na klastrze Nova CAE nie jest dostępne, aby mieć możliwość zdalnego korzystania z tego środowiska należy zgłosić się do administratorów.

Wstawianie zadań do kolejki

Obliczeniowe zadania pakietu ABAQUS należy uruchamiać w kolejkach PBS w następujący sposób (lokalizacja: /usr/local/bin/):

> sub-abaqus <plik_wej.inp> <abaqus-jobname> <ilosc procesorow> [opcjonalne parametry do programu]

Parametr plik_wej.inp oznacza plik z danymi do obliczeń dla Abaqusa. Następnie należy podać nazwę zadania Abaqusa i parametry przeznaczone dla programu. Skrypt wstawia zadanie o nazwie abq_<abaqus-jobname> do kolejek normal lub parallel systemu PBS.

Kolejki dostępne na Nova opisane są w artykule PBS.

Korzystanie z ABAQUSa na własnym komputerze

Możliwe jest także zainstalowanie oprogramowania na własnym komputerze i zdalne korzystanie z licencji udostępnianej przez WCSS. Dostęp do serwera licencji możliwy jest z adresów klasy B 156.17.0.0/16. Inne adresy lub klasy dodawane są po indywidualnych konsultacjach z administratorami KDM WCSS. W celu wypożyczenia płytek instalacyjnych i uzyskania szczegółowych informacji należy kontaktować się z administratorami KDM.

Instalacja na systemach z rodziny Windows

Przed instalacją należy utworzyć i zapisać na dysku plik licencji o dowolnej nazwie i zawierający wiersze:

SERVER sol.wcss.wroc.pl 0007e905907d 27000
USE_SERVER

Następnie należy uruchomić instalację i wskazać ścieżkę do pliku licencji na kolejnych etapach instalacji.

Instalacja na systemach z rodziny Linux/UNIX

Na etapie instalacji nie trzeba konfigurować dostępu do serwera licencji. Przed uruchomieniem aplikacji należy ustawić zmienną środowiskową LM_LICENSE_FILE na wartość "27000@sol.wcss.wroc.pl":

Shell typu csh (csh, tcsh):

> setenv LM_LICENSE_FILE "27000@sol.wcss.wroc.pl" 

Shell typu sh (sh, bsh, bash, ksh, ...):

> export LM_LICENSE_FILE="27000@sol.wcss.wroc.pl"

Rodzaj shella sprawdzamy przez:

> echo $SHELL

Ewentualny test licencji:

> scieżka/do/katalogu/instalacji/xxx/yyy/lmstat -a -c 27000@sol.wcss.wroc.pl

Dokumentacja

Dokumentacja ABAQUSa dostępna jest on-line po zalogowaniu się na serwerze Tezro i wydaniu polecenia:

> abaqus doc

Dokumentacja ta obejmuje między innymi następujące pozycje:

1. ABAQUS/Standard User's Manual
2. ABAQUS/Explicit User's Manual
3. ABAQUS/CAE User's Manual
4. ABAQUS Example Problems Manual
5. ABAQUS Input Files
6. Getting started with ABAQUS

Najczęściej zadawane pytania odnośnie pakietu ABAQUS zawiera FAQ.

ABAQUS w sieci

• Strona domowa SIMULIA
• Strona przedstawiciela ABAQUSa w Polsce
• Strona ABAQUSa w CYFRONET AGH
• ABAQUS w ICM - wskazówki dla początkujących

Wprowadzenie do MES

Śródka, Wiesław, "Trzy lekcje metody elementów skończonych : materiały pomocnicze do przedmiotu wytrzymałość materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004

książka dostępna w DBC [1]

Zobacz też: Oprogramowanie KDM