Abaqus 显式和隐式求解，究竟差在哪？一文读懂！

Abaqus 作为一款功能强大、应用广泛的有限元分析软件，在结构力学、热力学、流体动力学等众多关键领域均发挥着重要作用。当处理力学问题时，Abaqus 提供了显式（Explicit）求解与隐式（Implicit）求解这两种核心途径。这两种求解方式在解题思路上各有千秋，在计算效率以及适用场景方面也呈现出极为显著的不同。接下来，本文将对 Abaqus 中的显式和隐式求解方法展开深入探究，力求清晰地阐述二者之间的本质区别，帮助读者全面、透彻地理解这两种重要的求解方式 。

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 1. 求解算法的基本原理

显式求解

显式求解基于动态显式积分算法，如中心差分法。它不需要迭代过程来求解方程组，而是直接根据当前时间步的已知物理量（如位移、速度、加速度）和前一时间步的信息，利用运动方程显式地计算出下一时间步的物理量。这种方法计算速度快，易于实现并行计算，但要求时间步长非常小以保证计算稳定性。

隐式求解

隐式求解则采用牛顿迭代法或类似的迭代算法来求解方程组。在每个时间步内，需要多次迭代以求解未知的位移或应力等物理量，直到满足收敛条件。隐式求解方法能够自动调整时间步长，以适应问题的复杂性和求解精度要求。然而，隐式求解的计算成本通常较高，尤其是在处理大规模非线性问题时。

2. 计算效率与稳定性

显式求解

-计算效率高：由于不需要迭代求解，显式求解的计算速度通常较快。

-稳定性条件严格：为了保证计算稳定性，显式求解要求时间步长非常小，这限制了其在某些问题中的应用。

隐式求解

-计算成本高：隐式求解需要多次迭代，计算成本相对较高。

-稳定性好：隐式求解能够自动调整时间步长，以适应不同问题的稳定性要求，因此在处理复杂非线性问题时更为稳定。

3. 适用场景

显式求解

-高速冲击、碰撞等动态问题。

-爆炸、裂纹扩展等瞬态问题。

-需要捕捉详细瞬态响应的情况。

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 隐式求解

-静态或准静态问题，如结构分析中的位移和应力计算。

-复杂非线性问题，如塑性变形、接触问题、大变形等。

-需要高精度解的情况。

4. 数值精度与收敛性

显式求解

-由于时间步长较小，显式求解的数值精度可能受到一定影响。

-在某些情况下，如高应变率问题，显式求解能够更准确地捕捉物理过程。

隐式求解

-隐式求解通过迭代求解方程组，可以获得更高的数值精度。

-收敛性是关键问题之一，需要合理选择迭代算法和收敛准则以确保求解过程的稳定性和准确性。

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5. 结论

在 Abaqus 里，显式求解与隐式求解方法都有着鲜明的特点，它们既存在各自的独特优势，也有一定的局限性，能够适用于各式各样的分析场景。当我们需要挑选合适的求解方法时，必须综合考虑问题本身的性质、计算资源是否充足以及对求解精度的具体要求。