abaqus非線性不收斂的案例
Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附ABAQUS非線性有限元分析實例下載
ABAQUS提供式和隱式兩種求解類型，其中顯式計算方法是“有條件收斂的”，只需滿足增量步小于限值，大多數情況均能順利計算完成；而隱式計算方法，在非線性情況下極易出現不收斂的情況，比如：欠約束、接觸、材料塑性或失效、斷裂、屈曲失穩等，都可能導致多次迭代不收斂，增量步大小一降再降，直到滿足終止條件而退出計算。作為老司機，使用了這么多年的軟件總有點心得吧，總結了五條經驗，分享給大家：
一、ABAQUS的任務提交流程
了解ABAQUS的任務提交流程，也就是讓我們學會找錯！當我們點擊Submit后會有兩個處理階段：1）預處理；2）任務計算。
結合ABAQUS Job Monitor窗口進行講解，兩個階段的分界點位于Data File子頁面的內容是否完成；也就是說，當出現Error，而Message File和Status File未激活（生成）時，表明還處于預處理階段，我們定義的模型一開始就存在問題，Errors子頁面都會一一列出，通常會有：信息不完整、材料參數不符合本構模型、特殊定義之間沖突、關鍵字輸入問題等，我們只需逐個修改即可。
當順利進入任務計算階段后，窗口上方的表格將實時更新為Status File（jobName.sta）中的內容，提示計算的進度，當后續再出現Error時，才可能是由于計算不收斂導致的錯誤。
二、收斂的基本條件
模型收斂是什么？很多初學者估計都不太清楚，從而提出一些奇奇怪怪的問題，比如：“我用彈性材料可以計算，換成復雜材料模型就計算不了，為什么？”。
展開 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
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。
下載地址：ABAQUS非線性有限元分析與實例
解決非線性分析不收斂的技巧
影響非線性收斂穩定性及其速度的因素很多：
1、模型——主要是結構剛度的大小。對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數值計算中就可能導致數值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性——忽略小剛度構件的剛度貢獻。 如出現上述的結構，要分析它，就得降低剛度很大的構件單元的剛度，可以加細網格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結構的剛度。
2、線性算法（求解器）。ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強大的算法，一般默認即為稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。預共軛梯度法對于3-D實體結構而言是最優的算法，但當結構剛度呈現病態時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結構，SHELL單元結構，或以此為主的含3-D SOLID的結構，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結構，用預共軛梯度法；
3）、當你的結構可能出現病態時，用稀疏矩陣法；
4）、當你不知道用什么時，可用稀疏矩陣法。
3、非線性逼近技術。在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長法。牛頓－拉普森法是常用的方法，收斂速度較快，但也和結構特點和步長有關。弧長法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應峰值和下降響應曲線。但也發現：在峰值點，弧長法仍可能失效，甚至在非線性計算的線性階段，它也可能會無法收斂。
為此，盡量不要從開始即激活弧長法，還是讓程序自己激活為好（否則出現莫名其妙的問題）。子步（時間步）的步長還是應適當，自動時間步長也是很有必要的。
展開 幾何非線性不收斂問題要怎么辦
做幾何非線性屈曲分析，一直不收斂，實在是頭疼
非線性不收斂原因及workbench解決方案
二、非線性不收斂原因及ANSYS解決方案
ANSYS Mechanical具有強大的非線性計算能力，能夠對幾何非線性、材料非線性、接觸非線性、混合非線性等計算問題進行非常好的模擬仿真，是目前最強大的非線性問題計算軟件之一。針對非線性計算無法收斂的問題，我們主要可從以下方面著手：
1、首先從solution information中尋找突破點，找出報錯原因
。通過不同的報錯提示，可以幫助我們確定調整方向，例如確認是剛體位移導致的問題還是網格導致的問題。
2、建議在求解之前可以跟蹤關于變形、應力、接觸、殘差等物理量的信息
，新版本軟件中在計算過程中可實時更新結果進行觀察。
3、通過力收斂圖表，觀察殘差圖和時間增量圖，檢查載荷子步數是否足夠：
一般是增加子步數或者減少時間步長，尤其對于大變形問題和非線性材料問題。
4、檢查模型是否存在約束不充分的情況：這主要是通過施加合理的約束方法來解決，例如施加弱彈簧、施加對稱約束、接觸調整、力載荷加載更改為位移載荷加載等。
5.檢查網格：尤其是錯誤信息提示有“單元出現嚴重扭曲”的語句時，通過手動改善網格質量或者非線性網格自適應技術改善收斂性。當然，單元出現嚴重扭曲的情況也有可能是載荷步過大引起，具體情況具體分析。
6、檢查材料參數設置
：材料模型不正確意味著不合理的應力應變關系，在施加載荷后往往出現不合理的結構響應，導致自由度位移過大而不收斂。具體說就是檢查材料的楊氏模量、非線性材料參數等是否正確，尤其注意輸入材料參數時的單位問題。
7、檢查結構是否出現屈曲失穩：如果我們分析的結構在結構變形過程中出現了屈曲、剛度突變的情況，也是非線性不收斂的一個重要原因，此時需要采取增加增加結構阻尼或者使用弧長法來克服此類問題。
展開 干貨 | 接觸非線性應用——解決ANSYS 接觸不收斂問題的方法
6
剛體位移
除了網格，單元設置方面導致接觸不收斂。由于數值問題導致有限元模型不正確，這個就是我們常說的結構發生了剛體位移。
導致剛體位移，大多數情況都是由于建模不嚴謹導致模型之間有間隙或者穿透，因此需要在軟件中關閉間隙或者穿透，或者通過CONTACT Tools對結構的接觸滲透間隙值進行審查。
7
振蕩
導致結構接觸不收斂的另外一個原因是由于結構在受力過程中發生了振蕩。當結構發生振動的時，可以通過引入小的摩擦系數加載所有的接觸單元上（摩擦系數可以用MU=0.01or0.1）緩解結構振蕩的效果，使得接觸的收斂性更好。
總結
接觸的非線性問題是有限元分析中的重點難點，希望通過本文能解決一部分的接觸非線性問題。后續我們將進行更多接觸非線性應用技巧的介紹。
來源：安世亞太公眾號，版權歸作者所有。
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]ABAQUS收斂調整(1):接觸屬性
作者：羅元元 來源：CAETube講堂
大部分情況下我們所討論的非線性分析不收斂都來源于接觸問題導致的不收斂。
接觸這件事，建模設置上而言不外乎定義接觸對、定義接觸屬性等等（如下圖），初級選手容易輕視，不收斂的時候也不知該如何診斷，不知該如何去做有效調試。
Figure-0: 接觸屬性設置
實際上，接觸，在仿真分析中，絕對是個看似青銅實則王者級別的難題。
有一些通用的解決辦法，大家可以在幫助文件的Interaction → Contact Difficulties and Diagnostics中找到，例如初始接觸狀況、穿透、突然分離造成的局部不穩定等等，但是確實沒有一概而論的措施，更多的情況下準確的診斷以及有效的改善還是要依靠經驗的累積。
這里，有一些是筆者團隊在日常工作中所積累的一些小經驗，與大家分享。
P.S．基于經驗累積和理解，可能會有些偏差或錯誤，不足之處，還請大家指正
1. ‘軟’接觸
參考幫助文件Interaction → Contact Property Models → MechanicalContact properties Contactpressure-overclosure relationships → using “softened” contact relationship
在幫助文件中指出: 適用于接觸面有一方或者皆是單薄軟面的模擬，例如墊片、表面涂層等；在Abaqus/Standard中有時也采用’軟”接觸代替硬接觸來解決模擬中的數值收斂性問題。
那我們的問題是，這個‘有時’是指什么時候呢？
展開 Ansys非線性不收斂10大對策：讓你有“跡”可循，有“法”可醫
非線性不收斂原因及ANSYS解決方案
ANSYS Mechanical具有強大的非線性計算能力，能夠對幾何非線性、材料非線性、接觸非線性、混合非線性等計算問題進行非常好的模擬仿真，是目前最強大的非線性問題計算軟件之一。針對非線性計算無法收斂的問題，我們主要可從以下方面著手：
l 首先從solution information中尋找突破點，找出報錯原因。通過不同的報錯提示，可以幫助我們確定調整方向，例如確認是剛體位移導致的問題還是網格導致的問題。
l 建議在求解之前可以跟蹤關于變形、應力、接觸、殘差等物理量的信息，新版本軟件中在計算過程中可實時更新結果進行觀察。
l 通過力收斂圖表，觀察殘差圖和時間增量圖，檢查載荷子步數是否足夠：一般是增加子步數或者減少時間步長，尤其對于大變形問題和非線性材料問題。
l 檢查模型是否存在約束不充分的情況：這主要是通過施加合理的約束方法來解決，例如施加弱彈簧、施加對稱約束、接觸調整、力載荷加載更改為位移載荷加載等。
l 檢查網格：尤其是錯誤信息提示有“單元出現嚴重扭曲”的語句時，通過手動改善網格質量或者非線性網格自適應技術改善收斂性。當然，單元出現嚴重扭曲的情況也有可能是載荷步過大引起，具體情況具體分析。
l 檢查材料參數設置：材料模型不正確意味著不合理的應力應變關系，在施加載荷后往往出現不合理的結構響應，導致自由度位移過大而不收斂。具體說就是檢查材料的楊氏模量、非線性材料參數等是否正確，尤其注意輸入材料參數時的單位問題。
展開 [非線性]ABAQUS收斂調整:位移控制加載還是力量控制?
初學者常常會得到這樣一條經驗建議:有些場合可以采用位移控制的方式（displacement-control）來替代力量控制(Load-control)的方式來改善收斂。
在我們的實際案例中，也確實常常會發現力量加載不收斂，換做位移控制就收斂了，為什么？哪種狀況適合采用使用位移加載代替力量加載的策略來提高收斂的順暢性呢？
請參考如下案例，此例為Abaqus自帶的典型案例分析中一個關于接觸穩定與載荷的平衡問題，10KN的張緊力作用在螺母上（對稱模型的半螺母5KN）來緊固輪轂輪邊：
Figure-1:輪轂輪邊的緊固接觸
初次求解，增量步長減小五次后仍無法求解，分析終止。
從job monitor中查看Message File或從工作目錄下打開相關job的.msg文件查看提示的Error信息，看到數值奇異的警告提示：
******************************************
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE
HALFHUB-1.535 D.O.F. 1 RATIO = 115.819E+12 .
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
展開 Abaqus收斂調試高手過招之密封條插拔分析
Abaqus收斂調試高手過招之密封條插拔分析
上一期視頻(觀看地址：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10577)中進行了Abaqus非線性分析不收斂時的應對方法，讓大家在遇到不收斂時不至于手足無措，有一個大概的調試方向。這期視頻反響不錯，不過我覺得結合具體實例講解收斂調試技巧應該會讓學員更容易掌握相關方法，so本次的密封條插拔分析就應運而生了。
接下來是密封條插拔有限元建模要點講解（這一部分主要針對分析基礎薄弱的學員，有基礎的大膽往下拉，從我的調試過程開始看）
A、導入草圖
B、建立PART
為縮減計算規模，將本問題簡化為二維平面應變問題，分別建立玻璃和密封條
C、設置材料參數并賦給玻璃和密封條，橡膠材料用超彈本構M-R模型，玻璃和橡膠條中間的鋼帶用線彈性材料模型。
D、裝配并移動玻璃導槽至起始位置
E、建立兩個STEP,分別對應插入以及拔出的兩個過程，通用靜力分析步
F、建立接觸。設置玻璃與密封條之間的解除關系，摩擦系數為0.55，接觸算法選用增強拉格朗日算法。并對玻璃導槽設置剛體約束，不考慮其變形以加快計算效率
G、邊界條件設置。固定鋼帶下部區域，對玻璃導槽設置位移載荷。
H、網格劃分。網格尺寸為0.3，并設置橡膠為雜交單元，鋼帶以及玻璃為縮減幾分單元（注意選擇平面應變單元類型）
I、提交計算...
--------------------------------------------------------------------------------------------------
以上是分割線，如果就這樣完成一篇水貼，根本就不是我的風格！下面的內容才是重點，重點，重點！
展開 
