显式动力分析 — CAE用语解释

显式动力分析（Explicit Dynamic Analysis）是采用中央差分法进行时间积分，从当前状态直接计算下一个状态而「无需求解联立方程」的方法。每个时间步都不需要求解刚度矩阵K，所以单步计算成本非常低——代替条件是必须满足稳定性条件（Courant条件），即dt < L_min/c_wave（最小单元尺寸/波速）需要非常小的时间步长。对于碰撞、冲击这样的事件在数毫秒内集中发生的现象，小dt和小K步的组合就变得高效了。

整车FEM模型（300～500万个单元）进行钟摆碰撞（NCAP 40km/h偏置前面碰撞）分析时，使用最新的HPC集群配置数十～数百个核心，通常需要4～8小时左右。显式解法的计算成本与单元数×时间步数成正比，当网格细化时计算成本增加是其平方（因为细化网格会使dt变小，进而步数也增加）。小单元混入模型中会成为「时间步杀手」，因此避免不必要的细微单元，保持网格质量均一化是重要的。