估算模型的求解时间

运行3DEC模型时，其求解时间是刚性块体数量或可变形块中网格点数量的函数以及模型中接触数量的函数。 如果模型中的接触很少，则求解时间T与N的关系大概可以表示为：T=N^(3/2)，其中N是刚性块体数量或可变形块中网格点数量。 该公式适用于对弹性问题的估算，对于塑性问题，运行时间会有所变化，但不会有太大的实质性变化。随着在模型中创建更多接触，求解时间将会增加。

如果你有建立了一个很大的模型，同时想知道这么大的模型求解需要多少时间，那么就可以用下面的方法进行估算。求解时间与计算机CPU的计算速度有很大关系，不同CPU的算力相差较大，那么对于不同的计算机如何进行模型求解时间的估计呢？

一种简单的方法是在当前电脑上运行下面基准模型进行求解，得到一个计算速度。然后使用这个速度，再根据你所建的特定模型的网格点和接触的数量进行插值，以此来估算特定模型的计算速度。

基准模型为包含125个块体的立方体模型，施加应力边界条件。 可以分别对刚性块（具有1000个顶点）和可变形块进行求解分析（具有750个区域和1000个网格点），从而得到计算速度。

3DEC已在许多不同的计算机上进行了测试。 将该基准模型运行10000步，并通过FISH函数计算速率。 在此比较不同CPU对于基准模型的计算速率。不同CPU主频不同型号的计算机的计算速度如下：

这里的CPU计算速度的单位是每个节点每计算1000步所花费的毫秒数。

这里我只进行了可变形块体的测试。例如我的CPU为Intel至强处理器 Xeon(R) E3-1240 v5 @ 3.50GHz ,计算机运行这个模型的速度为 rate = 0.7087 (msec/gp/1000steps)，也就是说计算机计算每个节点每计算1000步所花费的时间为0.7087毫秒，也可以计算出这个基准模型所花费的总时间为：7.087s.

对于复杂模型的求解计算时间的估算就可以以这个速度来估算了。

求解基准模型的命令流：

new
def _variables
  t0 = 0
  t1 = 0
end
@_variables

def rate
   rate = (t1 - t0) / (10)
end
define prate
  ii = out('rate = ' + string(rate) + ' (msec/gp/1000steps)')
end
def time_0
   t0 = clock / 100.0
end
def time_1
   t1 = clock / 100.0
end
;
poly brick 0,10 0,10 0,10
jset dip 0 dd 180 spac 2 num 20
jset dip 90 dd 180 spac 2 num 20
jset dip 90 dd 90 spac 2 num 20
prop jmat 1 jkn 1e9 jks 1e9 jfric 45.0
;
; for deformable block model
gen edge 4.0
prop  mat 1 dens 1000
prop  mat 1 bulk 1e9 g 7e8
;
bound stress 0 -2e6 0 0 0 0 range x 0,10     y 9.9,10.0 z 0,10
bound stress -2e6 0 0 0 0 0 range x 9.9,10.1 y 0,10     z 0,10
bound stress 0 0 -2e6 0 0 0 range x 0,10     y 0,10     z 9.9,10.1
;
; for deformable block model
bound xvel 0.0 range x -.1,.1 y 0,10   z 0,10
bound yvel 0.0 range x 0,10   y -.1,.1 z 0,10
bound zvel 0.0 range x 0,10   y 0,10   z -.1,.1
; for rigid block model
; apply xvel 0.0 range x 0 2  y 0 10 z 0 10
; apply yvel 0.0 range x 0 10 y 0 2  z 0 10
; apply zvel 0.0 range x 0 10 y 0 10 z 0 2
;
@time_0
cyc 10000
@time_1
@prate
ret

影响模型求解时间的因素

如果出现以下问题，3DEC 将花费更长的时间才能计算收敛：
（1）不同块体材料之间或不同节理之间的刚度差异很大；

（2）块体材料与节理材料之间的刚度差异很大；

（3）块体之间的尺寸或着单元之间的尺寸有很大差异。

随着这些差异的增加，模型的计算的效率也随之降低。对于仅力学计算，节理的法向和切向刚度应保持小于等效刚度的十倍

其中：K和G分别是块体材料的体积模量和剪切模量，Δzmin是靠近节理法向附近单元的最小尺寸。

如果节理的刚度大于10倍等效刚度，模型的求解时间将明显更长。