眾所周知，橡膠作為不可壓縮材料，具有很強的材料非線性，在計算過程中，往往會因為產生過大的變形導致網格畸變嚴重，求解終止。不僅如此，橡膠材料計算過程中往往還會帶有復雜的幾何非線性和接觸非線性，使求解收斂難度進一步提高，本篇文章將介紹在Workbench中如何對橡膠計算的收斂進行調試。

本實例研究橡膠的擠壓問題的收斂方法，如圖1，上下實體是結構鋼材料，中間實體為橡膠，固定約束下端實體底面以及中間橡膠體的兩個端面，同時約束橡膠體的表面，使其僅有X方向自由度，上端實體上表面施加沿-x方向的6mm位移，接觸均為摩擦接觸，摩擦系數0.1，計算結構的變形情況。

圖1

首先設置橡膠材料，然后設置接觸，將橡膠設置為接觸面，結構鋼設置為目標面，兩對接觸均為摩擦接觸，摩擦系數0.1，均設為增廣拉格朗日算法，且在高斯積分點進行接觸檢測，其余設置保持程序控制，接著對將橡膠實體進行六面體網格劃分，施加邊界條件，最后進行求解設置，采用直接求解器，打開大變形。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

   進行求解，經過171次迭代后程序報錯，無法收斂，力的收斂曲線如圖7。

圖7

對于橡膠這種不可壓縮材料，為了提高其收斂性，可以在分析設置中的非線性控制里，將求解器改成非對稱求解器，同時打開線性搜索功能，如圖8。

圖8

進行求解，經過111步迭代后程序報錯，求解停止，報錯提示是單元產生了高度扭曲，如圖9，對于這種問題，可以嘗試通過減小時間步長解決，但減少時間步長仍會報錯，讀者可自行嘗試。

圖9

由于橡膠表現為不可壓縮性，泊松比接近0.5，易發生體積自鎖，因此可以使用U-P單元技術解除體積自鎖，只需在橡膠體下插入命令，如圖10.

圖10

進行求解，經過177步迭代后程序仍會報錯，求解停止，但報錯提示沒有了單元產生了高度扭曲，如圖11，對此我們對接觸設置進行調整。

圖11

為了計算結果盡可能不產生穿透，將接觸算法調整為法向拉格朗日法，關閉小滑移選項，檢測方法也改成接觸面法向投影的節點處檢測，進行求解，如圖12。

圖12

進行求解，經過122步迭代后計算收斂，收斂曲線、變形、應力以及穿透如圖13所示。

最后,歡迎通過公眾號聯系我們:

320科技工作室