轉載:怎么知道ANSYS的結果是收斂的?

最近做了一些非線性方面的計算,也遇到了非線性計算中難以收斂的問題,現在把分析時的一些感受寫出來,希望對大家有用,如果有誤,還望大家不吝指正。 
      ansys計算非線性時會繪出收斂圖,其中橫坐標是cumulative iterationnumber 縱坐標是absolute convergencenorm。他們分別是累積迭代次數和絕對收斂范數,用來判斷非線性分析是否收斂。 

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 ansys在每荷載步的迭代中計算非線性的收斂判別準則和計算殘差。其中計算殘差是所有單元內力的范數,只有當殘差小于準則時,非線性疊代才算收斂。ansys的位移收斂是基于力的收斂的,以力為基礎的收斂提供了收斂量的絕對值,而以位移為基礎的收斂僅提供表現收斂的相對量度。一般不單獨使用位移收斂準則,否則會產生一定偏差,有些情況會造成假收斂.(ansys非線性分析指南--基本過程Page.6)。因此ansys官方建議用戶盡量以力為基礎(或力矩)的收斂誤差,如果需要也可以增加以位移為基礎的收斂檢查。ANSYS缺省是用L2范數控制收斂。其它還有L1范數和L0范數,可用CNVTOL命令設置。在計算中L2值不斷變化,若L2<crit的時候判斷為收斂了。也即不平衡力的L2范數小于設置的criterion時判斷為收斂。 
      由于ANSYS缺省的criterion計算是你全部變量的平方和開平方(SRSS)*valuse(你設置的值),所以crition也有小小變化。如有需要,也可自己指定crition為某一常數,CNVTOL,F,10000,0.0001,0 就指定力的收斂控制值為10000*0.0001=1。 另外,非線性計算中用到的一個開關是SOLCONTROL 如關閉SOLCONTROL選項,那么軟件默認收斂準則:力或彎矩的收斂容差是0.001,而不考慮位移的收斂容差;如果打開SOLCONTROL選項,同樣的默認收斂準則:力或彎矩的收斂容差是0.005,而位移收斂容差是0.05。 
      非線性收斂非常麻煩,與網格精度、邊界條件、荷載步等一系列因素有關,單元的特點對收斂的影響很大,單元的性態不好收斂則困難些;合理的步長可以使求解在真解周圍不至于振蕩,步長過小,計算量太大,步長過大,會由于過大的荷載步造成不收斂。網格密度適當有助于收斂,網格太密計算量太大,當然太稀計算結果會有較大的誤差。究竟多少往往要針對問題進行多次試算。 如果不收斂,可以考慮一下方法改進 
1.放松非線性收斂準則。 
(CNVTOL #Setsconvergence values for nonlinearanalyses). 
2.增加荷載步數。 
(NSUBST#Specifies the number of substeps to be taken this loadstep) 
3.增加每次計算的迭代次數(默認的25次) 
(NEQIT #Maximumnumber of equilibrium iterations allowed eachsubstep) 
4重新劃分單元試試,后續會得到不同的答案。 
就我的經驗,前兩種方法效果好一些,后一種方法不一定奏效。但應注意到,放大收斂準則其實是在降低計算精度的條件下得到近似解,并且放大的收斂準則是否與實際相符或有實際意義應仔細考慮。

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