Abaqus

< Podręcznik użytkownika KDM < Oprogramowanie KDM < Oprogramowanie naukowe < ABAQUS

Abaqus
Serwer	Wersja
Supernova	6.10-2
Tezro	6.4
Do pobrania	6.11-2
Kontakt
admin@kdm.wcss.wroc.pl

ABAQUS (Abaqus Unified FEA) - pakiet komercyjny dostarczany przez Dassault Systemes, 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 jest obecnie własnością firmy SIMULIA, należącej do Dassault Systèmes. Pakiet dostępny jest na wielu platformach sprzętowych.

Pakiet ma budowę modułową, co pozwala na dosyć swobodną konfigurację całości w zależności od specyfiki zastosowań. Użytkownik ma ponadto możliwość 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

Licencja

WCSS posiada 25 tokenów licencyjnych współdzielonych przez pakiety Standard, Explicit, Foundation, Aqua, Design, CFD, AMS, Euler Lagrange, Multiphysics, CSE, Cosim Acusolve, Cosim Direct. 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

Innym ograniczeniem jest liczba licencji CAE, w 2010 roku jest to 4.

Liczbę dostępnych tokenów można sprawdzić wykonując polecenie na serwerze z zainstalowanym pakietem:

> abaqus licensing -ru

Informacje o wykorzystaniu

Wszelkie publikacje, (w tym prace doktorskie i dyplomowe) wykorzystujące wyniki obliczeń wykonanych na komputerach WCSS, powinny zawierać podziękowania postaci (odpowiednio do języka publikacji):

"Obliczenia wykonano na komputerach Wrocławskiego Centrum Sieciowo-Superkomputerowego (http://www.wcss.pl), grant obliczeniowy Nr ... "

"Calculations have been carried out in Wroclaw Centre for Networking and Supercomputing (http://www.wcss.pl), grant No. ..."

Korzystanie w WCSS

W WCSS ABAQUS dostępny jest na Tezro i Supernova. Zaleca się, aby obliczenia wstawiać do jednej z kolejek systemu kolejkowania PBS.

Środowisko aplikacji

Konfiguracja ABAQUSa i jego parametry domyślne zapisane są w plikach z rozszerzeniem .env, które znajdują 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/$USER lub /lustre/scratch/$USER (odpowiednio do serwera). 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

Na Tezro dostępna jest wersja: 6.4.

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 (pamiętając o przekierowaniu wyświetlania) 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.

Supernova

wersja: 6.10-2

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

Uruchamianie aplikacji

Do uruchamiania aplikacji służą następujące polecenia:

>  /usr/local/abaqus/Commands/abaqus
>  /usr/local/abaqus/Commands/abq6102

Krótki opis jak wywoływać polecenia ABAQUSa dostępny jest po wydaniu komendy:

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

Pierwszym krokiem w pracy z ABAQUSem jest wygenerowanie pliku z danymi dla modułu ABAQUS/Standard lub ABAQUS/Explicit. Na klastrze nie jest dostępne środowisko CAE.

Wstawianie zadań do kolejki

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

> sub-abaqus <nazwa.inp> <abqs-jobname> [liczba procesorow] [opcjonalne parametry do programu]

Gdzie:

• nazwa.inp - plik z danymi do obliczeń dla ABAQUSa
• abqs-jobname - nazwa zadania ABAQUSa
• liczba procesorow - od 1 do 12
• opcjonalne parametry przeznaczone dla programu
• wyniki w nazwa.out

Skrypt wstawia zadanie o nazwie abq_<abqs-jobname> do kolejek normal lub parallel systemu PBS.

Kolejki dostępne na Supernova opisane są w artykule Konfiguracja kolejek 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

ABAQUS w sieci

• Strona domowa Dassault Systemes
• Opis produktu na stronie producenta
• Strona przedstawiciela ABAQUSa w Polsce

Publikacje wprowadzające do MES

• Wiesław Śródka, "Trzy lekcje metody elementów skończonych: materiały pomocnicze do przedmiotu wytrzymałość materiałów", Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• E. Rusiński, J. Czmochowski, T. Smolnicki, "Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych", Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000.