仿真收斂的案例
仿真收斂不看殘差，看什么？
收斂表示仿真軟件已經把流場反復修正到位，可以結束仿真運算了。
如何判斷仿真是否已經收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標準，可能把沒有收斂的錯誤結果當作收斂結果接受了。
收緊收斂標準，又會多運行很多步，白白浪費很多時間。
所以，我們希望有個放之四海而皆準的收斂標準，在仿真運行到收斂的時候，正好結束仿真。這個標準，不是一個數，不是一個公式。從把握全局標準的殘差，到追求終局目標的設計參數，最后深挖局部觀察的流動現象。從表及里，一層層剝開。看完這三層，才敢說是否已經收斂。
一、全局標準
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規的收斂判斷是：殘差小到十的負四次方、負六次方……。
對于簡單算例，直接用軟件給你的標準，殘差達到標準就認為收斂。
對于復雜算例，誰也無法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場，還是在攪亂流場。
你猜不透，殘差下降到十的負六次方，表示流動已經修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。殘差只是軟件估算的整個流場的殘余誤差，并沒有告訴你流場在發生什么。
計算機不能自動設置一個收斂準則，取代你的判斷，所以你有存在的價值。
二、終局目標
換個思路，仿真的終局目標就是獲得設計參數。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？直接觀察你關心的參數變化。例如：阻力、升力、薄弱點的溫度、漩渦附近的壓強、摻混處的濃度。管它殘差如何，反正你又不用殘差做設計。只要你最掛念的位置沒有出問題，你最關注的設計參數平穩下來，這個仿真結果基本可以用了。
如果阻力還在持續下降，即使殘差再小，你也不敢說收斂了，還要繼續運行。
展開 仿真收斂不看殘差，看什么？
西班牙的立體主義畫家 胡安.格里斯
收斂表示仿真軟件已經把流場反復修正到位，可以結束仿真運算了。
如何判斷仿真是否已經收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標準，可能把沒有收斂的錯誤結果當作收斂結果接受了。
收緊收斂標準，又會多運行很多步，白白浪費很多時間。
所以，我們希望有個放之四海而皆準的收斂標準，在仿真運行到收斂的時候，正好結束仿真。
這個標準，不是一個數，不是一個公式。從把握全局標準的殘差，到追求終局目標的設計參數，最后深挖局部觀察的流動現象。從表及里，一層層剝開。
看完這三層，才敢說是否已經收斂。
一、全局標準
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規的收斂判斷是：殘差小到十的負四次方、負六次方……。
對于簡單算例，直接用軟件給你的標準，殘差達到標準就認為收斂。
對于復雜算例，誰也無法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場，還是在攪亂流場。
你猜不透，殘差下降到十的負六次方，表示流動已經修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。
殘差只是軟件估算的整個流場的殘余誤差，并沒有告訴你流場在發生什么。
大形勢與你有什么關系，大趨勢好的時候也有賠錢的，大形勢不好的時候，也有賺錢的。
殘差與你有什么關系，殘差小的時候，也有流場亂的，殘差大的時候，也有流場收斂的。
沒有人可以只用股票指數炒股賺錢。沒有人可以只用殘差判斷復雜算例收斂情況。
計算機不能自動設置一個收斂準則，取代你的判斷，所以你有存在的價值。
你抱怨的就是你存在的意義。
二、終局目標
換個思路，仿真的終局目標就是獲得設計參數。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？
展開 【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
主要通過分析一個揚聲器Kms(x)仿真不收斂的解決案例，來討論下有限元非線性計算時應該注意的事項，以及非線性計算時求解器設置。供各位參考。
昨天一個朋友用comsol分析一款支片（彈波）的Kms（x）時，用最大位移5mm計算時，收到一個錯誤提示：“達到最大牛頓迭代次數”。只能計算到2mm。我花了點時間幫助他解決了一下。就以此為案例，解剖下麻雀。
Comsol復雜模型的默認網格劃分/默認求解能力和非線性的計算能力相比較與其他軟件如Ansys或者ABAQUS是存在一定差距的，所以網格和求解器在求解復雜非線性模型時需要根據有限元計算理論進行一定的手動調整。
首先介紹下，Kms(x)的仿真分析大致有兩種思路：1.給定一個力，然后計算位移，力/位移就是Kms。2.給定一個位移，然后計算其他剛性部件的反作用力，力/位移就是Kms。這兩種思路對應的有限元軟件內部算法也略有差異，不過一般使用專業軟件不需要考慮那么深。
以下討論的解決技巧不局限于comsol,對其他軟件進行非線性仿真時出現不收斂也是適用的。
我的解決思路是這樣的：
1. 檢查結果。支片在2mm時顯然未拉伸至最大，所以不是因為變形過大造成不收斂。
2. 檢查求解記錄。通過查看求解器的收斂曲線，發現未相對誤差經過25次迭代之后未達到0.001，從而顯示不收斂。
3. 檢查參數。這個案例用的是給定一個位移，然后計算反作用力的方法。Comsol采用參數化掃描時，需要避開位移0點，否則Kms計算會出錯。所以位移設置修改為從-5.01mm計算到5mm。
4. 檢查物理場邊界/載荷設置。
展開 非線性仿真之如何解決接觸仿真收斂問題
這次嘗試很快就收斂了，得到了如圖4所示的位移形狀。
圖 4 最終的變形形狀
檢查了接觸穿透情況，以確認降低后的接觸剛度沒有導致過度穿透。問題解決了！
事后看來，第一次嘗試時可以通過以下方法實現收斂：
a. 檢查間隙。
b. 緩慢施加載荷。
c. 降低接觸剛度以考慮彈簧的高幾何柔性。
其他改善收斂行為的方法：
實際的現實世界中涉及多個部件接觸的模型并不總是像我們的例子那樣簡單，可能需要其他方法來實現收斂。以下是一些額外的建議：
1）繪制剩余力：牛頓-拉夫森剩余力的高值通常表明導致不收斂的特定接觸對。
2）在接觸區域細化網格：這將使接觸壓力分布在更多的單元上，并增加接觸點的數量。相對較少的接觸點可能會導致非常高的接觸應力，從而導致單元過度變形和收斂困難。對于非線性材料，這尤其成問題。
3）使用基于曲面投影的接觸（又名——在 ANSYS 中檢測方法=來自接觸的節點投影法向）：這種方法通常會改善接觸壓力和牽引力的分布，特別是當配合接觸表面上的網格有很大差異時。它還往往在底層單元中提供更準確的應力解。
4）添加接觸穩定阻尼：這是在物體之間存在初始間隙的情況下，可用于消除剛體運動的另一種方法。這為手動將物體移動到接觸狀態、添加偏移量或使用“調整至接觸”選項提供了一種替代方法。雖然這些方法有效，但它們會通過有效地偏移接觸檢測點的位置來改變感知到的幾何形狀。另一方面，接觸穩定阻尼會抑制部件之間的相對運動，允許部件相對移動并消除間隙。
如果您仿真分析中碰到了接觸仿真計算不收斂問題，可以聯系討論。
展開 
初步研究電弧仿真收斂性
斷路器電弧運動仿真
Comsol6.1版本出來了，原本認為最新版本在斷路器電弧收斂性方面會有很大的改善，然而導入之前已做好的6.0版本文件發現，在多物理場模塊下，之前需要的方程模塊選項沒了，多出來磁流體模塊。研究了一個下午，起弧是能模擬出來，而電弧似乎一直在觸點附近，并沒受到洛侖磁力的作用，也找不出原因。最后，還是研究以前的案例。
現將電路串聯電阻設置為0.5Ω，以前是1.5Ω，1.5Ω時的收斂性好于0.5Ω，后者很難收斂。通過改變求解器設置參數，得到了以下收斂圖，如圖1所示。
圖1 殘差收斂圖
最終的溫度云圖和速度云圖等，一口氣疊加在一起，如圖2所示。
在電弧收斂性方面，據圖1本人總結，當殘差值在e7左右時，結果很難收斂，半天就跑0.5ms。
展開 Simcenter | STAR-CCM+ 解決歐拉多相流仿真不收斂
編者薦語：
Simcenter? 軟件的獨特之處在于它將系統仿真、3D CAE 和測試集于一身，可幫助您在早期和整個產品生命周期內預測所
歐拉多相流求解是出了名的難收斂，但事實上有許多參數可以用來調節以解決收斂性問題，下面是一些典型的參數推薦值：
1. 由于相間相互作用增加了求解器的復雜性，歐拉多相計算所需的解算器下松弛因子(URF)小于單相計算中使用的松弛因子(URF)。一組典型的下松弛因子可能是：
壓力和體積分數：0.1
速度、湍流和溫度：0.3
其他：0.5
用戶可以自行微調這些參數，以獲得最優收斂性。如果有必要的話，可以降低一個數量級。上述的這些松弛因子都是ORF（Overall Relaxation factors），對于相耦合速度、體積分數等等這些的ORF是ERF（Explicit Relaxation Factor）和IRF（Implicit Relaxation Factor）的乘積。一般來說減少ERF來降低ORF。
2. 對于AMG求解器，壓力使用F循環，其他使用V循環。將AMG求解器對壓力和體積分數的收斂容差設定在1.0e-4。默認情況下最大循環數為30個，但如果需要可以增加。
3.
展開 仿真應用 | 一種更實用的應力收斂判斷方法
收斂功能
應力收斂曲線
網格細化結果
一種更實用的應力收斂判斷方法
劃分網格
插入Body Sizing，CurvatureNormal Angel設置為9度（直角90度的1/10），目的是讓倒圓角位置的網格更密；Num Cells Across Gap默認為3，本次設置為2，目的是減少模型小面位置的網格數量，因為已知應力集中不會發生在模型的小面位置，當然也可以使用默認設置。
網格設置
網格劃分結果如下：
網格狀態
等效應力結果
如下圖所示，最大應力出現倒角處，大小為204.7MPa。
等效應力
應力收斂分析
本文推薦的更實用的應力收斂判斷方法是，對比節點平均應力和節點非平均應力，如果它們之間的差距小于3%，可認為應力已經收斂，如下表所示。
這種應力收斂判斷方法更實用的理由
雖然Convergence能夠智能地定位到絕大數需要細化網格的位置，但如果出現Convergence定位錯了，那Convergence方法就會失效，如果還按照此時的求解結果作出評估，就會出現評估失誤。
如果分析者并不關心Convergence推薦的位置，而是關注自己指定的位置，那么Convergence方法也無法使用。分析者需要細化關注位置的網格，再對比節點平均應力和節點非平均應力的結果，以判斷應力的收斂解，也就是本文推薦的方法。
展開 激勵、仿真、調試到覆蓋率收斂，構建高效RISC-V動態驗證閉環方案【5.15 直播預告】
感興趣的下滑預約學習??
時間：5月15日 周五，14:00-15:00
內容簡介：
本課程將深度剖析RISC-V在現代SoC設計中的核心驗證難點及挑戰，并重點介紹新思科技RISC-V相關的動態驗證方案，通過將STING的高效激勵生成能力與ImperasDV的精準檢查能力與新思科技的VCS、Verdi深度融合，展示如何構建一個涵蓋“激勵生成 - 高速仿真 - 深度調試 - 覆蓋率收斂”的仿真驗證方案。
講師介紹：
范宇杰，新思科技資深應用工程師，擁有多年SOC與CPU驗證經驗，近年來專注于RISC-V生態系統及新思科技RISC-V及CPU相關驗證方案的推廣與支持。
形式：線上
參與方式：下方掃碼免費報名
(web: synopsys.snps.tech/surl/cZ4c0GC )
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- -THE END- -
展開 高速軸承潤滑密封?CFD?分析
針對軸承密封仿真，主要技術難點如下：
（1） 軸承潤滑含有油、氣兩相，仿真需采用多相流模型；
（2） 滾動軸承結構復雜，密封處間隙較小，網格劃分難度大。
（3） 軸承工作轉速高，動靜邊界粘滯速度差距大，仿真收斂困難。
3.案例介紹
滾動軸承模型如下圖 2 所示，模型共有 3 個注油口，3 個出口，在出口 1、2 環道和出口 3 環道之間有 0.5mm 縫隙。潤滑油通過注油口流入，供給滾動軸承潤滑，經出口 1、2 流出，出口 3 為空氣出口，本文通過仿真查看潤滑油會否通過縫隙經出口 3 流出。
本文采用 PumpLinx 軟件對滾動軸承進行密封分析，網格劃分如下圖所示。注油口體
積流量為 11.1L/min，出口壓力為 1 個大氣壓，輸出軸轉速為 1800 RPM。
圖 4 模型網格分布
通過仿真分析可以獲得滾動軸承壓力分布、潤滑油分布等信息，具體結果如下。從潤
滑油體積分數圖中可以看出，潤滑油從出口 1 和出口 2 流出，出口 3 沒有流出潤滑油，該結果與客戶的實驗相符，說明該結構密封良好。
4.總結
本案例通過仿真滾動軸承內部流場分布檢驗結構密封效果，獲得了較好的效果。滾動
軸承結構復雜，涉及兩相流動，仿真穩定性和收斂難度較大。通過仿真可以獲得內部壓力場、速度場和潤滑油體積分數等分布信息，從而判斷滾動軸承密封效果。
展開 基于 OpenFOAM 的計算流體力學-pitzDaily 算例 ￥10
OpenFOAM 的計算流體力學：pitzDaily 算例最后更新：2025 年 9 月視頻格式：MP4 | 視頻編碼：h264，分辨率 1920×1080 | 音頻編碼：AAC，采樣率 44.1 千赫，雙聲道授課語言：英語 | 課程時長：58 分鐘 | 文件大小：306 兆字節
課程核心：通過經典 OpenFOAM pitzDaily 算例，學習湍流建模與仿真方法
學習收獲
理解突擴通道內的湍流流動物理特性
掌握在 OpenFOAM 中搭建并運行 pitzDaily 算例的方法
學習 k-ε、k-ω 等湍流模型，以及各類模型的適用場景
前置要求
無編程經驗要求
課程介紹
本課程為你逐步講解 OpenFOAM 中幾何建模、算例搭建、湍流模型設置與后處理的全流程。pitzDaily 算例是 OpenFOAM 中應用最廣泛的基準教程算例之一，專門用于研究通道突擴區域的湍流流動問題。該算例雖幾何結構簡單，卻能完整捕捉流動分離、回流、再附著等核心流動特征，是計算流體力學中學習湍流建模的理想入門案例。
在本課程中，你將循序漸進學習 pitzDaily 算例的搭建、運行與分析方法：課程先從幾何與網格基礎講起，接著講解邊界條件與求解器的設置；核心重點圍繞湍流模型展開，包括 k-ε、k-ω、Spalart–Allmaras 模型，解析各模型的理論基礎，以及在 OpenFOAM 中的實際實現方式。你還將學習使用 simpleFoam 求解器運行仿真，并掌握仿真收斂性與求解器穩定性的監測方法。
課程會講解如何在 ParaView 中完成后處理工作，包括速度場、壓力分布與湍流結構的可視化，同時學會提取定量數據，并制作可用于報告或研究的高質量可視化結果。
展開 基于OpenFOAM 的計算流體力學-pitzDaily算例--中文字幕 ￥20
基于OpenFOAM 的計算流體力學-pitzDaily算例
OpenFOAM 的計算流體力學：pitzDaily 算例最后更新：2025 年 9 月視頻格式：MP4 | 視頻編碼：h264，分辨率 1920×1080 | 音頻編碼：AAC，采樣率 44.1 千赫，雙聲道授課語言：英語 | 課程時長：58 分鐘 | 文件大小：306 兆字節
課程核心：通過經典 OpenFOAM pitzDaily 算例，學習湍流建模與仿真方法
學習收獲
理解突擴通道內的湍流流動物理特性
掌握在 OpenFOAM 中搭建并運行 pitzDaily 算例的方法
學習 k-ε、k-ω 等湍流模型，以及各類模型的適用場景
前置要求
無編程經驗要求
課程介紹
本課程為你逐步講解 OpenFOAM 中幾何建模、算例搭建、湍流模型設置與后處理的全流程。pitzDaily 算例是 OpenFOAM 中應用最廣泛的基準教程算例之一，專門用于研究通道突擴區域的湍流流動問題。該算例雖幾何結構簡單，卻能完整捕捉流動分離、回流、再附著等核心流動特征，是計算流體力學中學習湍流建模的理想入門案例。
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光刻技術第20期 | 非線性壓縮感知光源-掩模優化技術及對比分析
04/不同SMO技術的性能對比
水平條塊圖形：
（不同SMO技術對水平條塊條塊圖形的仿真結果）
（不同SMO技術對水平條塊圖形的收斂曲線）
（不同SMO技術對水平條塊圖形仿真的運行時間）
結論：
? Newton-IHTs方法的PAE（3195）遠低于SD方法（4294）和IHTs方法（3218）。
? 收斂速度：Newton-IHTs方法收斂最快。
? 運行時間：Newton-IHTs方法僅461s，比SD方法（4294s）提速8.31倍。
豎直線條圖形：
（不同SMO技術對豎直線條圖形的仿真結果）
（不同SMO技術對豎直線條圖形仿真的收斂曲線）
（不同SMO技術對豎直線條圖形仿真的運行時間）
結論：
? Newton-IHTs方法PAE（3440）低于SD方法（4853）和IHTs方法（3716）。
? 收斂速度：Newton-IHTs方法收斂最快。
? 運行時間：Newton-IHTs方法效率顯著優于SD和IHTs方法。
復雜圖形：
（不同SMO技術對復雜圖形的仿真結果）
(不同SMO技術對復雜圖形的仿真收斂曲線)
(不同SMO技術對復雜圖形的仿真運行時間)
結論：
? Newton-IHTs方法成像保真度與SD方法相當，運行時間僅1161s，比SD方法（3877s）提速約3.3倍。
展開 ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
第一節：ABAQUS CDP模型基礎篇
混凝土材料在工程結構中得到廣泛應用，而仿真設計的發源領域，也少不了對其力學模型的摸索。ABAQUS作為非線性有限元領域大亨，自然也不會錯過這個蛋糕，提供了ABAQUS 混凝土塑性損傷模型CDP。
ABAQUS CDP具有以下特征：
1）各向同性彈性損傷；
2）拉壓異性；
3）適合低圍壓條件下的單調/循環/動力荷載；
4）應力狀態轉變時，具有材料剛度恢復特性；
5）屈服非關聯，且多硬化塑性；
6）材料參數可設置率相關；
7）具有粘性特征，保證仿真收斂性；
8）僅適合各向同性線彈性模型。
第二節：CDP模型參數獲取
繼續上節課的內容，本節主要介紹了ABAQUS CDP模型材料參數的獲取和計算方法，大多是基于星哥個人的理解與經驗，如果存在疏漏，還請不吝賜教！謝謝各位！
介紹混凝土應力-應變曲線獲取來源；
混凝土材料參數測試的數據提取；
闡述了混凝土強度定義、分類與選擇；
采用GB50010《混凝土結構設計規范》計算拉壓應力-應變曲線；
介紹損傷參數來源；
介紹能量損失原理計算損傷數值的方法；
介紹比例應變法【Birtel】計算損傷數值的方法；
簡要描述了POLARIS-CDP插件的界面與輸出。
第三節：POLARIS-CDP插件
第四節：鋼筋混凝土梁案例講解
視頻中的案例源自《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》第四章，而建模過程和書中的建模過程存在一定差異。視頻包含前、后處理兩部分，其中前處理描述了幾何模型建立、鋼筋的裝配與組合、材料定義、分析類型選擇、約束定義、邊界條件的施加以及網格劃分相關的知識點；后處理則講述云圖效果的切換、歷程數據的提取、動畫輸出等技巧。
展開 技術鄰周報 第2期
1、CFD理論|庫朗數應用
作者：BB學長
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797343
2、DEFORM文本模式(4):后處理結果的提取
作者：孫志仁
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797177
3、DfAM專欄 | DfAM底層通用技術之參數優化
作者：安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797110
4、Abaqus|結構阻尼（structural damping）就是損耗因子（loss factor）
作者：CELab-001
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797366
5、裂紋及其裂紋擴展的幾種形式
作者：大龍貓??
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797402
6、信息化在左，數字化在右
作者：安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797568
7、自編程實現不同單元類型的網格映射（包括像素網格）-原創帖
作者：沉澱
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1797599
8、仿真收斂不看殘差，看什么？
展開 simufact.forming 16.0新版本新亮點
simufact公司發布了simufact.forming 新版本，simufact.forming 16.0 八大新亮點：
1） 更快速、更高效的復雜制造工藝建模
只需輕點幾次鼠標，即可更加快速高效的完成復雜制造工藝的仿真 建模。伴隨著操作記憶功能的升級，用戶交互界面的升級，以及新 增的智能快捷目錄和對話框的重新整合，新版本將帶來難以置信的 便捷操作體驗。除了建模方面，后處理質點追蹤功能將比上代產品 更加快速。
2）更穩定的幾何建模
對于有缺陷的模具外形導致的仿真收斂性差和接觸區域精度差等問 題，新版本增加幾何模型檢查功能。該功能方便用戶建立具有更高 魯棒性的仿真模型。只需點擊一下該功能，即可快速識別模型中影 響仿真的幾何缺陷位置，并生成幫助文檔方便用戶修復CAD模型。 在模型修復完成之后，用戶即可再次將模型導入Simufact Forming 16.0 進行進一步操作。
3）更優秀的結果評估轉化功能、更方便與實際結果對標
16.0版本新增擴展功能，用戶可以非常便捷的將軸對稱、其他對稱 結構模型的結果進行向完整結構的擴展。通過選定對稱平面或鏡像 平面，用戶可以快速的將軸對稱或其他對稱結構模型的結果進行擴 展，得到完整結構的結果用于分析和對比。在16.0版本中，后處理 質點追蹤功能也得到相應改善，現已支持對可變形模具和2D仿真 類型使用后處理質點追蹤功能.
4）3D模型仿真速度進一步提升，保留完整的可視化3D結 構的仿真結果
借助16.0版本的新功能，用戶在進行3D模型仿真時可節約非常可觀 的計算時長，同時在后處理視圖中還能夠保留完整的3D可視化模 型及結果。該功能是借助于仿真模型的對稱性，通過選取局部對稱 結構進行仿真，來有效減少計算量縮短計算時長。用戶可在任意單 獨工藝階段使用該功能進行仿真。
展開 