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[非线性振动] 非线性分析不收敛问题解决办法

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发表于 2016-9-6 10:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  工程中的很多结构问题都是非线性的,对于结构的非线性问题分为三大类:
  几何非线性问题:如大应变、大位移、应力刚化等
  材料非线性问题:如塑性、弹性、蠕变等
  状态非线性问题:如接触、单元生死等

  非线性分析的主要难点有:获得收敛、代价与精度与结果验证等。本期主要谈论收敛控制。
  与收敛相关的控制命令有:子步数NSUBST、时间步长DELTIM、自动时间步AUTOTS、求解器选择EQSLV、线性搜索LNSRCH、平衡迭代的最大容许次数NEQIT、收敛准则CNVTOL、弧长法等。对需要进行参数设置的命令,大多数情况下采用ANSYS的默认设置即可,因ANSYS都对这些参数进行了优化设置,一般无需用户设置每个参数。当不能获得收敛结果时,一般可通过调准收敛准则、载荷步和子步、弧长半径、迭代次数等,该过程是一个“试错”过程,需要不断调整参数并求解,可能要较大的时间代价。对于某类问题,当具有一定的收敛经验时,可大大减少试错工作量。

  1设置多载荷步,打开自动时间步
  施加位移比载荷更加容易收敛,如果是载荷可分多个载荷步施加,这样不至于载荷突变引起收敛困难。
1.webp.jpg

  2设置子步数

  载荷步的设置直接影响到收敛,设置足够大的载荷子步,可以更容易收敛,避免发散的出现。
2.webp.jpg

  3求解器选择
  在Workbench界面中可供选择的求解器选项有Direct和Iterative。Direct选项使用的是稀疏矩阵直接法SPARSE,它是以消元法为基础的迭代求解,特别适用于非确定矩阵的非线性分析。可在静态、谐响应、瞬态、子结构和PSD谱分析中应用。Iterative选项使用的是与预条件共轭梯度法PCG,它不采用三角化矩阵而采用总体矩阵的迭代求解,可在静态、模态、瞬态分析中应用。
  稀疏矩阵法是性能很强大的算法,一般默认即稀疏矩阵法(除子结构计算默认为波前法外)。预共轭梯度法对于实体结构而言是最优的算法,但当结构刚度呈现病态时,迭代不易收敛。为此推荐一下选择:
  梁、壳单元结构,或以此为主的实体单元结构,用稀疏矩阵法;
  实体单元结构,用预共轭梯度法;
  当结构可能出现病态时,用稀疏矩阵法;

  当不确定用什么时,请选择稀疏矩阵法。
3.webp.jpg

  4线性搜索

  打开线性搜索开关有助于收敛。该命令打开时自适应下降不被自动激活,除非执行NROPT命令明确请求激活自适应下降,但一般不推荐同时使用两者,因为线性搜索是自适应下降的替代方法。
5.webp.jpg

  5收敛准则

  收紧收敛准则会增大求解代价,但放松收敛准则可能会获得不正确的结果,一般需要结合问题的类型可适当放松收敛准则帮助收敛,但很多情况下,造成不收敛的原因与收敛准则关系并不大。
5.webp.jpg

  6结构刚度对收敛的影响

  对于某些结构,从概念的角度看,可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊,在计算中可能导致较大误差,严重的可能会导致结构的几何可变性——忽略小刚度构件的刚度贡献。如出现上述的结构,要分析它,就得降低刚度很大的构件单元的刚度,可以加细网格划分,或者改用高阶单元(梁→壳,壳→实体)。构件的连接形式(刚接或铰接)等也可能影响到结构的刚度。

转自:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... BELPadbpNr6wBL3q#rd

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