反復法ソルバー — CAE用語解説
反復法ソルバー
先生、反復法ソルバーってどんなものですか?直接法との違いを知りたいです。
定義
基本的な考え方を教えてください。
反復法は、初期推定値から出発して解に近づいていく方法だ。CG法(共役勾配法)やGMRES法が代表的。直接法(LU分解など)が「正確な解を一発で出す」のに対して、反復法は「だんだん正解に近づける」アプローチだよ。
正確じゃないなら直接法の方がいいのでは?
精度は残差の収束判定で制御できるから実用上は問題ない。反復法の最大のメリットはメモリ消費が少ないこと。100万自由度の問題だと、直接法はメモリが数十GB必要になることがあるけど、反復法なら数GBで済むことが多いんだ。
CAEにおける位置づけ
じゃあ大規模問題では反復法一択ですか?
そう単純でもなくて、収束性が問題になる。コンディションの悪い行列だと反復が収束しないことがある。だから前処理(プリコンディショナー)が重要で、不完全コレスキー分解やマルチグリッド法を前処理に使うのが定石だよ。
収束しない場合はどうするんですか?
前処理を変える、メッシュを見直す、または直接法に切り替える。実務的にはAbaqusの場合、モデルサイズが50万自由度以下なら直接法、それ以上なら反復法、というのが一つの目安。ただし接触問題では直接法が安定することが多いよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
メモリと収束性のトレードオフなんですね。前処理の重要さが分かりました。
ソルバーのログで反復回数と残差の推移を追う習慣をつけると、問題の特性が見えてくるよ。
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