如何提高ABAQUS计算速度

当问题的自由度和复杂程度比较小的时候，计算速度也许不是什么太大的问题，但当自由度很多，比如几百万个自由度，又有复杂的接触搜索计算时，计算速度就很重要了。我不精通计算机原理，但在Windows和Linux上安装使用过32位和64位ABAQUS，也在64位工作站上用Linux并行计算过，对计算速度有一点自己的心得，写出来和大家讨论下，对计算机比较精通的，希望能解释下原理和表达下自己的看法。

我认为影响计算速度的因素主要有3个：

1.计算模型的大小和复杂程度；

2.ABAQUS中关于内存和硬盘使用的设置；

3.计算机的配置。

在ABAQUS帮助文件中说，一个有限元模型在分析计算中，会生成两种临时文件，第一种临时文件是必须放在内存中，第二种临时文件可以放在硬盘里也可以放在内存中。由于内存读写速度比硬盘读写速度快，所以如果计算机配置不变的情况下，要达到最快计算速度，就要在计算时让两种临时文件都放在内存中。在计算前进行datacheck，然后在dat文件中会告诉你能使模型计算所需最小的内存量，也就是在计算中所生成的第一种文件的大小，还会告诉你最小I/O交换情况所需的内存量，也就是两种文件都放在内存中时所需要的内存量，我称这叫“全速计算”所需内存量。在ABAQUS中，有个内存使用上限设置参数，也就是你允许你的计算机中有多少内存让ABAQUS使用，如果你允许ABAQUS使用的内存上限大于“全速计算”所需内存，则ABAQUS会将两种临时文件放入内存使用。如果允许内存大于最小所需内存，小于“全速计算”计算内存，则ABAQUS会把第二种文件一部分放入内存，一部分放入硬盘。如果允许内存小于最小所需内存，则无法计算。

所以如果你的模型“全速计算”所需内存量很小的时候，或者相对你的计算机物理内存很小的时候，如果不改变计算机配置，速度就已经达到最快了，再加大内存或内存上限也没用。如果你的模型无法进行“全速计算”，首先可以在可能的情况下，提高ABAQUS允许使用内存上限值来提速，如果本身物理内存的限制，那么加大物理内存也能提速。

下面说说CPU和内存的使用问题。首先CPU和内存频率越高计算速度就会越快。当“全速计算”时，我看到的是CPU在分析计算时能100％使用（除了前处理，写入计算结果和两迭代计算中间隙时），多CPU计算也是如此。不是“全速计算”时，分析计算种CPU部分时间能100％使用，和部分CPU能100％使用，我想这应该和硬盘读写速度相对较慢导致的吧。如果有两个模型在某计算机中都能“全速计算”，两个“全速计算”的内存之和也不超过允许使用内存大小，如果同时计算，计算速度应该都小于分别单独计算时的速度，因为CPU要分配给两个模型用。如果两个“全速计算”的内存之和大于允许使用内存，则同时计算时就会“抢内存”，计算速度就会大打折扣，这还没考虑如果使用了虚拟内存的情况。

如果你设置的ABAQUS使用的内存上限大于你实际的物理内存，这个时候好像就会用到虚拟内存，计算速度也会大打折扣。如果你用ABAQUS时还有其它程序也在大量使用内存和CPU，也会很影响速度。所以务必保证你设置的允许使用内存上限，必须是计算机物理内存实际能空闲提供给ABAQUS使用的内存。

然后再是Linux和并行计算的问题，一台计算机使用多个CPU进行计算也算是一种并行计算，在“全速计算”情况下参与计算的CPU越多，计算速度越快。计算机用的是两台64位8CPU工作站。我的计算速度经验是，同一个模型在“全速计算”情况下，用隐式计算，单机Linux计算时间是单机Windows计算时间的四分之三，两个工作站Linux并行计算的时间是单机Windows计算的二分之一。