ABAQUS非線性分析的平衡迭代過程和收斂原則 附ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
在使用ABAQSU隱式方法進行非線性分析時,采用的是整體平衡迭代的方法。每一個增量步計算結束得出的結果只是一個無限接近解析解的結果,并不能得到精確解。因此要判斷某一個增量步是否完成了計算,需要判斷其結果增量是否滿足某個限制,當結果增量滿足限制要求時,該增量步即可收斂。要完成每一個增量步的計算,有時需要進行多個步驟的迭代才能達到收斂限值,如果一個迭代步的結果無法達到收斂限值,則增加迭代步繼續計算,直到達到限值要求。具體過程做如下分析。
圖1 一個增量步中的迭代過程
2、根據初始增量步大小,得到初始增量荷載P0,根據材料本構關系可以得到材料初始剛度K0。從而可以得到初始位移u0。
P0=K0u0
3、進入第一個增量步,增量步大小發生變化,此時荷載增加了△P,變為P1,利用初始剛度可以得出一個新的位置值u1。
4、在根據材料本構關系,可以得到材料產生的內力I1。
5、根據解析解,此時P1應該與I1相等。但采用迭代計算,此時R1=P1-I1。產生了一個差值R1。
6、此時,需要判斷這個結果是否滿足要求。根據ABAQUS默認判斷準則,如果R1小于該整個時間段內作用在結構上的平均力的0.5%,則此次迭代的結果滿足要求。
7、當判斷了力的限值以后,還需要判斷結果位移的限值。新的位移u1與初始u0有一個差值,定義為△u1=u1-u0。如果△u1小于位移增量的1%,則接受結果。
8、如果上述要求不滿足任意一項,則在該增量步中進行第二次迭代。這里注意,P1是該增量步中荷載的最大值,P0是該增量步中荷載的最小值。因此無論進行多少次迭代,產生的內力都必須在這二者之間。
9、第二次迭代,首先根據K1和最大荷載P1得到一個新的位移u2。P1=K1u2。
10、根據u2和本構關系,得到新的內力I2。I2=K2u2。
11、計算出R2=P1-I2,與平均力的0.5%做比較;再計算出△u2=u2-u1,與u2-u0的1%做比較。
12、如果滿足限制要求,則迭代結束,該增量步計算收斂并結束。如果不滿足要求,則迭代繼續。同時,迭代步不是無限制地增加,當超過16次迭代時,迭代將停止,增量步將不收斂。
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