子步
關注創建者：海闊天空5 創建時間：2021-03-17
子步的視頻教程
ABAQUS2022_VS2019_IVF2020單步調試子程序
本視頻介紹了在ABAQUS2022中如何單步運行調試子程序的過程，以及如何修改ABAQUS環境文件來打開debug界面，相關附件會打包放在附錄中，感謝大家的支持。
￥100 8分鐘 59播放
查看
ABAQUS2022_VS2019_IVF2020單步調試子程序
本視頻介紹了在ABAQUS2022中如何單步運行調試子程序的過程，以及如何修改ABAQUS環境文件來打開debug界面，相關附件會打包放在附錄中，感謝大家的支持。
￥100 8分鐘 44播放
查看
ANSYS-WorkBench教程 曲柄連桿機構剛柔耦合、蝸輪蝸桿瞬態動力學有限元仿真
運用瞬態分析模塊，介紹了分析子步與計算收斂性的設置。詳細展示瞬態分析的建模流程與參數設置的過程，并配有詳盡的仿真案例。
￥30 40分鐘 452播放
查看
子步的實例教程
下面通過一個例子進行說明以上三個參數的關系和含義，例如總載荷為10000N，初始子步為10，最小子步為5，最大子步為50，則程序求解時，首先在10000/10=1000N求解，該子步求解完成后，第二個子步，程序根據內部評估，增量范圍是10000/5=2000到10000/50=200，之間變化，則第二個子步位置的載荷為1000+（2000~200）之間。
總之，子步是為了提高收斂性而設置的參數，一般情況，子步數量越大，則越有利于收斂。但是過多的子步會增加求解時間和占用更多的硬盤空間，可以適當調試。
展開 一個使用所有子步的瞬態事件載荷計劃將不會受到影響。然而，如果選擇了一個特定的子步，圖10.42，而這個子步在每個裂紋擴展步中都不存在，那么裂紋擴展和/或疲勞周期計數就會受到影響；下一節節描述了一個這方面的例子。
圖10.41 使用所有分析步和子步的瞬態載荷計劃事件。
圖10.42 為一個分析步選擇特定的子步。
在上面的例子中，在定義載荷計劃之前，對初始裂紋進行了靜態裂紋分析。因此，FRANC3D已經從.dtp文件中讀取了結果，并知道了子步。
如果用戶不做靜態分析，FRANC3D就不會對子步有任何了解。如果試圖在插入裂紋后立即進行自動裂紋擴展分析，FRANC3D將呈現疲勞載荷計劃對話框，只識別出分析步，圖10.43。子步標記為"---"，表示子步是未定義的。
圖10.43 選擇分析步對話框-子步ID未定義。
通常建議在插入裂紋后做靜態裂紋分析，因為這將使用戶能夠確保裂紋模型的結果與無裂紋模型的結果一致，并提供分析步的子步SIFs。
無子步的分析步
使用上一節中的模型，完成了六步裂紋擴展。定義了一個簡單的載荷計劃，使用所有三個分析步的最后一個子步的總和，圖10.44。
展開 子步數和時間步長
命令：NSUBST, NSBSTP, NSBMX, NSBMN, Carry
NSBSTP - 當前荷載步的子步數。如果使用了自動時間步（即 AUTOTS,ON）則該子步數僅用于第一子步，也即第一子步的荷載增量用 NSBSTP 求得，其余子步的荷載增量由程序自動確定。
NSBMX - 當 AUTOTS 打開時，NSBMX 為最大子步數。
NSBMN - 當 AUTOTS 打開時，NSBMN 為最小子步數。
Carry - 時間步長繼承控制參數，其值可取：
=OFF：使用 NSBSTP 確定每個荷載步開始時的時間步長；
=ON：如果 AUTOTS 打開，使用前一荷載步的最后時間步長作為該荷載步開始的時間步長。
該命令中的 NSBSTP 參數用于確定在當前荷載步內，每個子步（或時間步）荷載增量的大小（斜坡荷載，如為階躍荷載則一個子步到全值）。
最小和最大子步數在采用自動時間步時，影響結果點的多少和收斂控制。例如問題容易收斂，程序會采用較小的子步數（時間步長大，荷載增量大）得到的結果點就少。如果問題收斂困難，程序會采用較大的子步數（時間步長小，荷載增量小），可得到較多的結果點；但是如果問題特別難以收斂，程序會采用最大子步數（最小時間步長）求解以獲得收斂結果，
通過平衡迭代一定次數后（NEQIT 命令設置）仍然不能收斂，則程序判定為不收斂并結束求解。
建議對該命令的各個參數都要設置，但是對于一類問題設置多大的數目是合適的呢？這點只能靠求解控制經驗或試算確定。一般可采用缺省的設置選項，不能收斂時可不斷調整參數并逐步逼近收斂。
展開 圖2
載荷步設置、求解器設置、重啟設置、非線性設置、輸出設置、阻尼設置、分析數據管理、可視化。
（1）載荷步設置
圖3
Number Of Steps：載荷步，表示分幾步施加載荷。
Current Step Number：當前載荷步。
Step End Time：當前載荷步結束時間。
Auto Time Stepping：自動時間步長是否打開，這個大多數情況下打開，讓程序自動決定迭代時間。
Define By：定義載荷子步的方式。可以通過時間和載荷子步數來定義，用時間定義的意思是每一載荷子步經歷的時間是多少，用載荷子步定義的意思是一個載荷步有多少個載荷子步。
Initial Time Step：初始載荷子步的時間，也就是計算時第一個載荷子步的時間。
Minimum Time Step：最小的載荷子步時間
Maximum Time Step：最大的載荷子步時間
Time integration：時間積分是否打開，如果打開，表示考慮時間對計算結果的影響，也就是考慮動力響應，如果不打開，那么計算過程中相當于是準靜態過程。
本次例子定義三個載荷子步，分別施加壓力載荷，如圖所示。
圖4
每個載荷步都可以通過以上選項設置不同的載荷子步。
（2）求解器設置和重啟動設置
圖5
Solver Type：求解器類型，有直接法和迭代法兩種，這個具體的意義以前文章有介紹，這里不說。
Weak Springs：弱彈簧效應，相當于施加一個地面與模型的一根弱彈簧，目的是方便數值計算。
Large Deflection：大變形是否打開，如果有非線性的大變形，可以打開。
重啟動部分不做介紹。
（3）非線性設置
圖6
Newton-Raphson：牛頓法迭代設置，有完全法等，具體的含義建議自己查資料。
展開 Solution Output選項
力收斂曲線如下圖所示:
力收斂曲線圖
判斷收斂的方法很簡單，只要“計算的力收斂曲線”落在“力收斂準則”曲線之下，就表示該載荷步或子步收斂了。
該模型中有兩個載荷步，分析設置中時間步長設置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設置“Solution Output= Solve Output”查看計算輸出信息，從其中可以更詳細地看到收斂情況。
可以將計算輸出的信息與力收斂曲線圖對比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個載荷步中，第1個分析子步經過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經過4個分析子步，第1個載荷步完成加載并收斂。第2個載荷步程序自動設置的信息如下：
初始子步數量為5，載荷步的分析時間為1s，因此初始的時間步長為0.2s。
第2個載荷步的第1個分析子步，經過25次計算迭代后，還不收斂。程序進行自動二分，將時間步長除以2，變為0.1s。
自動二分是一種用于解決非線性分析過程中收斂困難的策略。當收斂失敗發生在某個子步中，程序會自動減小時間步長，通常是前一個步長的一半左右。然后，程序會從前一個成功收斂的時間子步繼續求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續減小時間步長并繼續求解，直到達到收斂或達到指定的最小時間步長值。這種方法有助于逐步逼近正確解，并確保分析的穩定性和準確性。
第2載荷步的第4個子步中，進行了18次迭代未收斂，預測需要50次迭代，超過了程序允許的25次，再次進行二分，將時間步長改為0.05s。
在第5個子步采用0.05s的時間步長，經過3次迭代收斂了，程序認為，可以加大一點時間步長，自動改成了0.75s，增長比例為1.5。
展開 
子步的相關專題、標簽、搜索
子步的最新內容
開啟大變形并定義一些子步。在垂直方向上定義地球重力，并將小圓柱體向下移動 3 毫米。由于流體的體積模量導致體積變化可忽略不計，可以假設體積守恒，大圓柱體的垂直運動應為 3 毫米/402.6 ≈ 0.0075 毫米（圖3）。
（圖3：邊界條件示意圖）
5. 插入命令行以定義流體靜壓單元。在插入命令行之前，創建一個命名選擇，包含構成油液封閉體積的面（圖4）。
開啟大變形，并定義若干子步。固定底面，在頂面施加 600 N 的壓力載荷。插入命令片段以創建靜水壓流體單元。這些單元的行為由理想氣體定律控制。要生成這些單元，需要準備一個表面選擇（之前創建的命名選擇）和一個壓力節點（該節點位于空氣體積內部）。實現上述功能的命令行如圖 2 所示。
創建靜水壓流體單元的命令行（圖2）
5. 運行仿真。
</p><p><br></p><p>劃分網格，定義子步，求解模型。瓷材料的溫度分布如圖 5 所示。
Force
選擇套筒內表面 → 大小：2000 N → 方向：沿 Y 負向
螺釘預緊力（墊圈區域）：
Insert → Force
選擇墊圈作用面（圓環區域） → 大小：900 N → 方向：沿 Y 負向
步驟 7：求解設置
點擊Analysis Settings
開啟Large Deflection（大變形）
設置載荷步數為 1，子步數為
開啟大變形，并設置最大子步數為500。采用基于能量的非線性穩定化方法，能量耗散比為0.01。必須確保穩定化能量與應變能之比很小，因為穩定化能量會提供人為的力，可能導致結果不真實。固定底板的底面，并對頂板頂面施加位移。使其向下移動 6mm，并在平移方向移動1mm。
11、運行仿真并查看結果。圓柱柱體的變形形狀如圖4所示。
對于輻射問題，設置子步有助于收斂。在分析設置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線性網格對模型進行劃分并求解分析。得到的太陽能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。
a.在“分析設置（Analysis Settings）/步驟控制（Step Controls）”下，設置“步驟數（Number of Steps）=2”，因為施加了螺栓預緊力（Bolt Pretension）；
b.將“自動時間步長（Auto Time Stepping）”設置為“開（On）”，并按“子步 （Substeps）”定義，初始子步=10，最小子步=10，最大子步=100。
第1個載荷步中，第1個分析子步經過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經過4個分析子步，第1個載荷步完成加載并收斂。第2個載荷步程序自動設置的信息如下：
初始子步數量為5，載荷步的分析時間為1s，因此初始的時間步長為0.2s。
第2個載荷步的第1個分析子步，經過25次計算迭代后，還不收斂。程序進行自動二分，將時間步長除以2，變為0.1s。
Constant是在載荷步內給定恒定值；table形式較為便捷，可以在定義每個子步的載荷大小； function形式可以輸入以time/X/Y/Z為變量的簡單方程。
但是仍有某些形式的載荷較難輸入，例如分段復雜函數載荷等。
解決方法：
需要使用Ansys經典界面的function功能編輯分段載荷獲得ADPL載荷命令；再利用Workbench中command的形式施加載荷。
點擊加號新增，分析類型選結構分析，子分析步選靜力。點繼續；
圖13 分析設定
b. 保持默認，確定；
圖14 分析設定
c. 設置邊界條件。裙座底部是固定的，點擊邊界條件后的加號，位移/旋轉；
圖15 邊界條件設定
d. 對象選擇底面，位移處勾選xyz方向，保持默認0，意味在三個方向上沒有位移，固定的意思。
