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ABAQUS

Neuigkeiten

  • 2.3.20: Auf den Linuxrechnern im RZ ist Version 2020 verfügbar. Darüber hinaus stehen für lokale Installationen Fe-Safe, Tosca und Isight zur Verfügung.

Allgemeines

Abaqus ist ein kommerzielles Programm der Firma Simulia (einer Tochter von Dassault Systemes), das auf die computerbasierte Simulation verschiedener Prozesse spezialisiert ist, wobei überwiegend die Feldsimulation unterstützt wird. Das Paket umfasst Programme für das Preprocessing und das Postprocessing mit Abaqus/CAE sowie verschiedene Solver zur numerischen Lösung von Gleichungen:
  • Abaqus/Standard: Lösung von Randwertproblemen mit der netzbasierten Finite-Elemente-Methode (FEM). U.a. werden folgende Analysen unterstützt:
    • Verformungsanalysen (statisch, quasi-statisch, dynamisch mit direkter impliziter Zeitintegration, Modalanalysen, Beulanalysen ...)
    • Wärmetransportanalysen (stationär, transient)
    • Stofftransportanalysen (stationär, transient)
    • Akustische Analysen
    • Multiphysik: u. a. thermisch-mechanisch, mechanisch-akustisch, thermisch-elektrisch, piezoelektrisch-mechanisch, magneto-statisch, elektro-magnetisch, mechanisch-hydraulisch-thermisch gekoppelte Analysen
    • Lineare Pertubationsanalysen: Beulanalyse, Eigenfrequenzanalyse, statische und dynamische Modalanalyse, response spectrum, random response Unterstützung der Extended Finite Element Method (XFEM) zur Simulation von Rissen durch das Kontinuum seit Version 6.9.
  • Dynamische Verformungsanalysen bei direkter expliziter Zeitintegration mit folgenden Solvern:
    • Finite-Elemente-Methode (FEM) mit Lagrangescher Darstellung der kinemartischen Größen für dynamische Verformungsanalysen mit direkter expliziter Zeitintegration (Abaqus/Explicit). Anwendung vor allem für hochdynamische Prozesse.
    • Coupled Eulerian Lagrangian Methode (CEL): Kopplung von Teilgebieten, deren kinematische Größen in Lagrangescher oder Eulerscher Darstellung beschrieben sind. Zum Beispiel Simulation von Penetrationsvorgängen oder von Problemen mit Fluid-Struktur-Interaktion (FSI).
    • Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH): Netzfreie Diskretisierungsmethode. Anwendung insbesondere für Probleme mit großen Verformungen.
  • Co-Simulation der Solver Abaqus/Standard und Abaqus/Explicit seit Version 6.9.
  • Abaqus/CFD: Lösung von Randwertproblemen der Computational Fluid Dynamics. Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen ab Version 6.10.
    • inkompressible Fluiddynamik
    • laminare und turbulente Fluidströmungen (verschiedene Turbulenzmodelle)
    • konvektiver Wärmetransport
    • Arbitrary Lagrangian Eulerian Methode (ALE)
  • Seit Version 6.13 Simulation der Bewegung von Vielteilchensystemen aus starren kugelförmigen Partikeln basierend auf der Diskrete-Elemente-Methode (DEM). Anwendung zur Simulation der Bewegung granularer Stoffe.
Die Solver sind überwiegend parallelisiert und skalieren je nach Solver und Randwertproblem bis 16 Prozessoren sehr gut. Abaqus besitzt zahlreiche Schnittstellen, über die Anwender eigene Subroutinen einbinden können, z. B.
  • eigene finite Elemente (womit Abaqus zum puren Gleichungslöser degradiert werden kann)
  • eigene Materialmodelle
  • eigene Anfangs- und Randbedingungen
Userroutinen werden primär in den Programmiersprachen FORTRAN77 bzw. Fortran 90/95 unterstützt. Weitere Programmiersprachen wie C oder C++ sind ebenfalls möglich.

Verfügbarkeit

Abaqus steht auf dem HPC-Cluster und in den Linux/Windows-Pools zur Verfügung. Unter Linux ist es installiert in den Abaqus-Verzeichnissen unter: /nfs/rzpool/. Die neuste Version kann direkt mit dem Kommando abaqus gestartet werden.

Institute, die Abaqus lokal installieren möchten, haben jährlich 500 Euro als Erstattung ans RZ zu entrichten. Interessenten melden sich bitte beim Service Desk. Registrierte User können die Simulia-Programme hier herunterladen. Lizenzserver siehe Liste.

Lizenzen

Neben 30 cae - Forschungs-Lizenzen stehen 1000 Extendet Token zur Verfügung, die sich über die Produkte aqua, design, parallel, standard, explicit und foundation verteilen und darüber hinaus Tosca Fluid, Tosca Structure, Isight und Fe-Design enthalten. Die Token werden produktabängig benötigt: Ein single CPU Job von ABAQUS/Standard oder ABAQUS/Explicit braucht 5 sog. Analyse Token, ABAQUS/Aqua und ABAQUS/Design benötigen jeweils 6. Fuer jede weitere CPU pro Job wird ein weiterer Analyse Token benötigt.

Konfiguration

Allgemein

Programmaufrufe:
abaqus job=job_name interactive Aufruf des Solvers
abaqus post einfaches Postprocessing
abaqus cae Benutzeroberfläche zum Modellieren und Berechnen
abaqus viewer Benutzeroberfläche zum Postprocessing

Hinweis: Die interaktive Arbeitsweise via abaqus cae funktioniert bei Remotearbeit nur mit zertifizierten Clientsystemen, d.h. nur mit kommerziellen Unix-Versionen (Redhat- oder Suse Enterprise). Bei freien Linux-Varianten müssen eventuell Komponenten (wie die GL) oder andere Graphiktreiber nachinstalliert bzw. deaktiviert werden.

Linux-Pool

In den Linux-Pools gibt es das Kommando abaqus, mit dem derzeit Version 2020 gestartet wird. Die GUIs sind teilweise nur per Softwareemulation -mesa aufrufbar: 
  abaqus cae -mesa
Die Poolrechner verfügen über Prozessoren mit 4 Kernen, es kann also z.B. aufgerufen werden:
abaqus job=job_name cpu=2 interactive

Den Arbeitsspeicher hat der Benutzer selbst festzulegen. Dazu wird im Arbeitsverzeichnis die Datei 'abaqus_v6.env' angelegt und z.B. folgende Zeilen eingefügt: 

pre_memory = "1024 mb"
standard_memory = "4096 mb"

HPC-Cluster

Zur Nutzung auf dem HPC-Cluster muss das Modul der gewünschten Abaqus-Version und ggf. Intel-Compiler-Version geladen werden, z.B. 

   module load abaqus/2020
   module load intel/2019
und der Abaqus-Aufruf in ein Batchskript eingebettet werden.

Weitere Informationen