显式算法与隐式算法的区别教学内容.doc
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1、显式算法与隐式算法的区别精品资料显式算法与隐式算法的区别1、显式算法最大优点是有较好的稳定性。动态显式算法采用动力学方程的一些差分格式(如广泛使用的中心差分法、线性加速度法、Newmark法和wilson法等),不用直接求解切线刚度,不需要进行平衡迭代,计算速度快,时间步长只要取的足够小,一般不存在收敛性问题。因此需要的内存也比隐式算法要少。并且数值计算过程可以很容易地进行并行计算,程序编制也相对简单。但显式算法要求质量矩阵为对角矩阵,而且只有在单元级计算尽可能少时速度优势才能发挥。因而往往采用减缩积分方法,容易激发沙漏模式,影响应力和应变的计算精度。静态显式法基于率形式的平衡方程组与Eule
2、r向前差分法,不需要迭代求解。由于平衡方程式仅在率形式上得到满足,所以得出的结果会慢慢偏离正确值。为了减少相关误差,必须每步使用很小的增量。2、隐式算法 隐式算法中,在每一增量步内都需要对静态平衡方程进行迭代求解,并且每次迭代都需要求解大型的线性方程组,这以过程需要占用相当数量的计算资源、磁盘空间和内存。该算法中的增量步可以比较大,至少可以比显式算法大得多,但是实际运算中上要受到迭代次数及非线性程度的限制,需要取一个合理值。3、求解时间t使用显式方法,计算成本消耗与单元数量成正比,并且大致与最小单元的尺寸成反比;应用隐式方法,经验表明对于许多问题的计算成本大致与自由度数目的平方成正比;因此如果
3、网格是相对均匀的,随着模型尺寸的增长,显式方法表明比隐式方法更加节省计算成本。所谓显式和隐式,是指求解方法的不同,即数学上的出发点不一样。并不是说显式只能求动力学问题,隐式只能求静力学问题,只是求解策略不通。显式求解是对时间进行差分,不存在迭代和收敛问题,最小时间步取决于最小单元的尺寸。过多和过小的时间步往往导致求解时间非常漫长,但总能给出一个计算结果。解题费用非常昂贵。因此在建模划分网格时要非常注意。 隐式求解和时间无关,采用的是牛顿迭代法(线性问题就直接求解线性代数方程组),因此存在一个迭代收敛问题,不收敛就的不到结果。两者求解问题所耗时间的长短理论上无法比较。实际应用中一般感觉来说显式耗
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