高性能计算平台ABAQUS算例
贺有为（heyouwei66@），June.2010
作者简介：贺有为，中南大学材料学院研究生，师从邓运来教授，在邓运来和唐建国老师的指导下研究功能材料与分子的模拟计算。

目录
ABAQUS简介 (1)
ABAQUS的主要功能 (1)
ABAQUS的优点 (2)
为什么要利用高性能计算平台运行ABAQUS作业 (2)
LINUX系统下ABAQUS应用算例 (3)
ABAQUS简介
ABAQUS是一套功能强大的工程模拟有限元软件，是材料计算软件里的贵族，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。

ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。

并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。

作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力∕位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透∕应力耦合分析）及压电介质分析。

ABAQUS的主要功能
ABAQUS为用户提供了广泛的功能，且使用起来又非常简单。

大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易的模拟出来。

例如，对于复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。

在大部分模拟中，甚至高度非线性问题，用户只需提供一些工程数据，像结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况。

在一个非线性分析中，ABAQUS能自动选择相应载荷增量和收敛限度。

他不仅能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。

用户通过准确的定义参数就能很好的控制数值计算结果。

ABAQUS的优点
ABAQUS软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。

其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。

与其他有限元软件的界面程序比，ABA QUS/CAE具有以下的特点：
1．采用CAD方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。

2．强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。

3．鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接（interaction）模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。

4．采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。

为什么要利用高性能计算平台运行ABAQUS作业
和很多有限元软件一样，其基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元组合体，利用在每个单元内假设的近似函数分片地表示全求解域上待求的未知场函数。

一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。

这种求解就利用到网格计算。

由于ABAQUS是有限元软件里的贵族，尤其非线性功能的强大，所以该软件对计算机的硬件要求很高。

一些多场耦合，而且网格又画
得很细才能收敛的计算在普通的个人电脑上计算速度很慢，甚至超负荷而死机。

高性能网格计算平台的出现完美地解决了这个问题。

本文简单介绍从ABAQUS最初建模到利用高性能计算机平台提交作业的整个流程。

LINUX系统下ABAQUS应用算例
ABAQUS最后提交运算的是一个inp文件，inp文件的生成过程在下面将会简单叙述。

1．建立三维模型
在Pro/E中建模，并根据实际情况进行合理的简化，另存为IGS格式，再导入A BAQUS中进行前处理。

2．前处理
定义材料模型、接触表面、加载、边界条件、分析步等，在这里不详细叙述。

3．导出inp文件
在导出以前先Data Check一下，看是否有错误信息和警告信息，如果有的话需要对模型再修改。

在自己的电脑上Write input，在工作目录下面会发现刚刚写入的后缀为inp的文件。

4．inp文件的提交
当然以上步骤也不是绝对的，比如建模可以用各种三维软件建模，也可在ABAQ US中建模，前处理还可以利用HyperMesh。

这方面比较好的教材有清华大学石亦平、周玉蓉编写的《ABAQUS有限元分析实例详解》一书。

本文重点介绍在基于LINUX系统的高性能计算平台下如何提交作业进行计算。

第一步：登录远程系统
下载并安装服务器登录软件SSH Secure Shell，双击打开Secure File Transfer Client，点击”Quick Connect”，在”Connect to Remote Host”对话框中输入主机名和用户名，单击”Connect”，在出现”Enter Authentication Response”对话框时输入密码并单击【OK】，进入下图的界面
图一
在上图点击”Quick Connect”，在”Connect to Remote Host”对话框中输入主机名和用户名，输入用户名，单击”Connect”，在Enter Authentication response对话框输入密码，单击OK在即可登录。

如下图所示：
图二
第二步：下载PBS文件到家目录
ABAQUS的PBS文件对应的模板是/public/others/PBS/abaqus.pbs，在远程服务器目录区找到该文件，复制该文件，退到家目录，粘贴就可以了。

如果已经不是第一次提交作业的话，这一步就可以省略。

第三步：修改PBS文件
这里有两种方法：
第一种输入vi abaqus.pbs，回车，即可编辑。

熟悉Linux系统操作指令的可以
采用此方法。

图三
第二种不熟悉Linux系统指令的用户，可以双击第二步复制的PBS文件，用户只需要修改INPUTFILE=后面的文字改为第一步生成的inp文件的名字和修改JOB=后面的文字为你想要命名的任何字母或数字。

用户也可修改nodes=XX:ppn=XX和walltime=XXX:XXX:XX。

一般节点数和ppn 数取小一点比较好，这样就可以减少排队等待的时间。

点击关闭按钮，对话框会问：将改动保存到abaqus.pbs？点击”是”，出现File Modified对话框，点击”OK”，出现C onfirm File Overwrite对话框，点击”Yes”或者”Yes to All”，即覆盖掉了原来的文件。

第四步：提交作业
输入qsub abaqus.pbs，回车就提交了作业，作业系统将返回一个作业id，如
19315.node64，其中19315即为作业的id号；如图四所示，输入qstat，可以看到作业的运行情况，Time Use=实际运行时间*CPU数，S表示作业状态：Q表示正在排队，R表示正在运行；下图所示的情况就表示刚刚提交的作业还在排队，计算机还没有足够的资源来运算，用户需耐心等候。

图四
第五步结果的处理
结果文件会在家目录生成，将生成的ODB文件下载到自己的电脑，用自己的电脑运行ABAQUS软件即可打开结果。

同时删除远程服务器目录中的文件，以免占用高性能计算平台的存储空间，浪费资源。

高性能计算平台安装的版本是ABAQUS6.9，用户端计算机安装的版本低于此版本就不能打开结果文件。