為什么我的有限元(FEA)模型不會收斂并求解?

      

1.png

該文旨在幫助您(分析師)解決大家多年來發現的所有典型(而非典型)分析錯誤。當然,本文可能會遺漏一些東西,但希望我們能使您走上正確的道路,以便首先診斷并修復模型中的問題。

     “調試”是一個經常用于描述查找和修復建模錯誤的過程的詞。這篇文章將集中于您應該首先查找然后診斷問題的步驟。我們將專注于Simulia的Abaqus求解器,但是我們使用的方法和突出的問題將與大多數商業FEA軟件包相關(盡管您可能需要加倍努力才能找到等效的信息)。然后,我們將逐周添加到獨立文章的知識庫中,這些文章可以解決特定的錯誤和問題,并將其合并到本文末尾的列表中。

那么,讓我們開始吧...我們從哪里開始?

1. STA文件

2.png

嘗試調試Abaqus FEA模型時,.sta或“狀態”文件可能是一個不錯的起點。它顯示了有關計算機在分析的所有階段嘗試執行的操作的非常基本的信息。

在此文件中,您可以看到求解器正在處理的增量大小以及查找解決方案的難易程度。增量是模型嘗試解決的步驟的“塊”。通常,當要模擬復雜或非線性事件時,需要將該步驟分解為許多“比特大小”的增量,計算機可以處理并收斂于靜態平衡。進行的嘗試(或迭代)次數越多,解決該增量的挑戰就越大,這可能使您開始了解出現問題的地方。

我們還建議您評估當前正在處理的增量的大小,并將其與之前處理的所有增量的大小進行比較。有時,模型會很好地求解,然后達到需要“削減”的增量。這意味著找不到當前增量的解決方案,求解器將嘗試減小“塊”的大小以幫助簡化收斂。通常,削減成本是復雜分析中完全正常的部分,無需擔心。但是,如果解決方案意外縮減,則對該文件的詢問可以讓您一目了然地了解問題發生的分析階段。

2. DAT文件

3.png

.DAT或“數據”文件試圖診斷錯誤時,通常是最寶貴的,以防止從一開始的Abaqus FEA模型。在這里,您將找到求解器在分析的“預處理”階段吐出的所有“警告”和“錯誤”。

有時,您會發現模型運行甚至不會開始。如果是這種情況,則總是可以在dat文件中的“ *** ERROR:”卡下找到原因。通常,失敗的原因很明顯,例如當您有一個由兩個主節點控制的從節點時。求解器甚至不會嘗試開始-您正在違反規則。dat文件不僅會告訴您問題所在,還會告訴您引起該問題的節點,這對您進行調試很有用。

3. MSG文件

4.png


.msg或“信息”文件中關于有限元模型的實際運行數據。它包含在每次嘗試解決增量過程中生成的所有數據-逐次迭代。

當使用任何隱式方法求解時,迭代是“嘗試”以找到增量的平衡解。在每次迭代中,解決方案應該越來越接近于平衡,但這并非總是如此。這將被稱為發散(而不是收斂)迭代,并且實質上是我們在分析期間遇到的所有問題的根源。

一旦模型開始,某些警告或錯誤可能會在解決方案中變得很重要。例如,當元素中的應變變得過高并且Abaqus為“ ***警告”時,就是這種情況,這可能是一個問題。通常使用msg文件診斷的另一件事是模型中的“剛體運動”-解算器無法收斂于穩定的平衡,因為沒有平衡點。同樣,msg文件會盡力讓您知道發生了什么。在這些情況下,它可能有點神秘,但這就是我們系列博客的全部內容。

我們還可以探查解決方案的各個方面,以找到最大的力和力矩殘差以及位移和旋轉校正-以及它們出現在哪個節點。它本身并不是非常有用,但是,與從本文中已經討論過的其他資源中提取的信息結合使用時,在診斷和調試有限元模型時它可能會具有無價的價值。

4.檢查ODB

.odb或“輸出數據庫”是存儲結果內容的位置。我的最終建議不像上面討論的那樣“科學”,但是通常同樣有效。

5.png

有時,只有當仿真實際上已經開始并且已經獲得一些結果時,這才起作用,您只需查看odb,就可以確切地看到模型的問題所在。如果沒有正確應用邊界條件,或者在不應該發生邊界變形的情況下發生變形,則可以在可視化視圖中看到它。這對于調試模型非常有幫助,因為您不僅可以知道問題出在哪個模型區域,而且還可以更容易地理解其原因-無需可視化大腦中正在發生的事情。

即使沒有運行增量,odb也可以提供幫助的另一種方法是通過Abaqus創建的“警告”和“錯誤”節點和元素集來嘗試幫助您進行調試。這些可以在結果樹中找到(在節點和元素集下),并且可以突出顯示以準確顯示問題區域在模型中的位置。它們甚至被命名,因此您可以了解問題所在,例如WarnNodeBCIncorrectDOF。

還要注意的是,當使用Abaqus CAE時,工具>作業診斷將提供許多重要的信息,這些信息包含在本文前面討論的獨立文件中。但是,不應假定可以在此處找到診斷FEA模型所需的所有信息。我始終建議您直接查詢診斷文件。通常可以在執行Abaqus作業的目錄中找到它們。

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

26
15
7