abaqus收斂經驗的案例
有限元分析收斂方面的一些經驗
接觸分析收斂不管怎么說總還是一個很大的問題，而我們經常在一個地方卡了很長的時間，怎么也找不到解決和提高的辦法。而aba_aba在abaqus常見問題匯總中給了我們模型改進的方向和一些方法。在我分析的過程當中，怎么找到模型中的影響收斂的關鍵問題所在也是一個很讓我迷茫了很長時間。下面談一下我個人的一些經驗和看法。如有錯誤還望大家指出，也希望大家給出自己更多的經驗分享。
abaqus的隱式求解就是求算出一個很大的剛度矩陣的解，這個方程能否通過一次一次的迭代到最后達到一個系統默認的收斂準則標準的范圍之內，就決定了這一次計算能否收斂。因此要收斂的話，系統與上一個分析步的邊界條件區別越小的話，系統就越容易找到收斂解。針對這一點，我們可以得到下面的幾種方法來盡可能的使系統的方程的解盡可能的接近上一步，以達到收斂。下面的方法的指導思想是：盡可能小的模型，前后兩個分析步的改變盡可能的少。
1. 接觸分析真正加載之前，設置一個接觸步讓兩個面接觸上來，在這個步驟里面，接觸面的過盈小一點好，比如0.001.接下去再把作用與兩個接觸體的力及接觸方向的自由度放開。
2. 如果系統的載荷很多的話，將系統的載荷分做多步進行加載，一次性全上可能使系統無法在規定的迭代次數內收斂。所以根據需要分開，讓abaqus的內核慢慢消化去。少吃多餐在這邊好像也是成立的。
3. 系統有多個接觸的話，也最好如載荷一樣，分成幾個step讓他們接觸上。這樣的做法會讓你以后在模型的修改中更有方向性。
4. 模型還是不收斂的話，你可以看一下是在哪一步或者那個inc不收斂。對于第一步直接不收斂的話，如果模型是像我上面把載荷和接觸分成很多步建立的話，可以把載荷加載的順序換一下。如果你把第二個加載的載荷換到第一步以后，計算收斂了，那影響收斂的主要問題應該就是原來第一個加載或著接觸影響的。
展開 fluent使用經驗 y+ 周期性邊界條件 收斂標準 修改fluent中單位
3.三種判斷收斂的方法：（1）殘差達到一個可以接受的程度：默認出了能量是10^-6以外，其余的全是10^-3。
（2）求解值不再隨迭代發生改變：有時候，殘差還在下降，但是某些監視的流動變量不再發生變化即可。
（3）系統的質量、動量、能量達到平衡：利用flux report實現，要求凈不平衡量小于0.2%。
4.創建一對周期性邊界的的方法：（1）在命令框中按回車，得到命令提示符>
（2）輸入mesh/modify-zones/make-periodic,再根據提示選擇相應的面。
5.outflow邊界條件不需要給定任何入口的物理條件，但是應用也會有限制，大致為以下四點：
1.只能用于不可壓縮流動
2.出口處流動充分發展
3.不能與任何壓力邊界條件搭配使用（壓力入口、壓力出口）
4.不能用于計算流量分配問題（比如有多個出口的問題）
6.在壓力出口中，會要求輸入相應的backflow turbulent intensity等值，這些值只有在迭代時產生返流的時候才會使用，
通常設置成一個合理的值。算例14中，設置為intensity 10%，diameter hydraulic按實際模型數值。
7.后處理的時候，顯示速度矢量圖的時候，箭頭的長度可以不按速度的大小給出，而僅由箭頭的顏色決定，具體的操作:
Vector options.勾選Fixed Length
8.波爾茲曼數能表征傳熱中對流傳熱和輻射傳熱所占的比例，具體的表達式在第14個例子的最后。
展開 abaqus應用之收斂篇 ￥1.66
<h1><strong>一、收斂的定義和重要性</strong></h1><h2><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">1．收斂的多種含義</strong></h2><p>在有限元分析中，收斂具有多重意義。它包括網格收斂、時間積分精度和非線性程序收斂。</p><p><strong>l 網格收斂</strong>是指增加模型單元數量會使仿真解趨于解析解。對于線性和非線性問題都適用，AbaqUS 中使用 H 網格自適應技術來輔助實現網格收斂。當進一步加密網格時，結果變化很小或不變時，可認為網格達到收斂。但也存在一些例外情況，如網格奇異解或材料損傷累積在模型特定區域的局部問題。</p><p><strong>l 時間積分精度</strong>則是針對具有物理時間尺度的瞬態問題，AbaqUS 提供用戶定義參數，以控制對相關方程的積分精度。</p><p><strong>l 非線性程序收斂</strong>是本文重點討論的內容，要獲得精確解需要滿足網格收斂、瞬態問題的精確時間積分以及非線性求解過程收斂等條件。</p><h2><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">2．收斂對分析結果的影響</strong></h2><p>收斂性直接關系到分析結果的準確性。如果模型不收斂，得到的結果可能毫無意義，甚至會誤導工程決策和學術研究。因此，理解和掌握 ABAQUS 中的收斂問題是正確使用該軟件進行有效分析的基礎。
展開 Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷文檔下載
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四點彎曲不收斂
Abaqus/Standard Analysis exited with an error - Please see the message file for possible error messages if the file exists.
Path based tracking is defined in contact pair (assembly__pickedsurf43,assembly_part-2-1_rigidsurface_). Path based tracking cannot be used with analytical rigid master surfaces, the state based tracking algorithm will be used instead.
Path based tracking is defined in contact pair (assembly__pickedsurf45,assembly_part-2-2_rigidsurface_). Path based tracking cannot be used with analytical rigid master surfaces, the state based tracking algorithm will be used instead.
Solver problem. Zero pivot when processing D.O.F. 1 of 1 nodes. The nodes have been identified in node set WarnNodeSolvProbZeroPiv_1_1_5_5_1.
展開 abaqus 復合材料接觸不收斂
abaqus 復合材料接觸不收斂
第二章 abaqus分析收斂準則
abaqus分析收斂準則（外文書籍翻譯）.pdf
原文書籍：Troubleshooting Finite-Element Modeling with Abaqus With Application in Structural Engineering Analysis by Raphael Jean Boulbes (z-lib.org)
第二章 abaqus分析收斂準則
2.1 收斂問題的癥狀
收斂問題是與工程設計相關的一個典型的分析問題，涉及撓度、位移、應力、固有頻率、溫度分布等的預測。這些參數用于迭代材質參數和/或幾何體以優化其行為。傳統的方法，如手工計算，涉及理想化的物理模型使用簡單的方程來獲得解決方案。然而，這些近似使問題過于簡單化，而解析解只能提供保守估計。或者，有限元法和其他數值方法旨在提供一個考慮到更多細節的工程分析，這對于手工計算是不實際的。有限元法將物體分割成小塊，使位移沿這些單元邊界連續。對于那些使用有限元分析的人，通常使用收斂項。大多數線性問題不需要迭代求解過程。網格收斂是一個重要問題另外，還有在迭代過程中也需要考慮收斂性。在本節中，將調查收斂性問題并解決與此術語相關的問題。首先，要識別大多數收斂問題的癥狀，可以在消息文件（.msg）擴展名中找到。此外，.dat和（.sta）文件也可能包含問題的癥狀。有一些共同的信息可能表明收斂問題在求解有限元模型時造成數值困難。
展開 Abaqus不收斂怎么辦？
這里推薦大家有能力的可以深入閱讀ABAQUS幫助文檔分析手冊（Analysis Solution and Control）的內容,會對解決不收斂的問題有很大幫助。在2021版幫助文檔中入口如下圖所示
Abaqus中的求解類型分為顯示與隱士。顯示求解基于動力學方程，當前求解至于前一時刻的速度與位移有關，求解過程無需迭代，是有條件穩定，無條件收斂；隱式求解則基于虛功原理，一般需要迭代計算，無條件穩定，有條件收斂。
所以對于你提到的不收斂問題這里我就認為是針對隱式計算。
1.基礎不收斂問題
在模型計算報錯時，我們首先查看Job Monitor中的報錯信息，對于簡單的模型錯誤，例如材料、邊界、載荷定義錯誤、網格問題、關鍵字定義錯誤等都能在Job Monitor中直接看出。針對不同的問題針對修改就可以。這部分相信稍微有些經驗的CAEer都能自行解決。
2.不收斂的本質與進階解決方法
在接著講之前，我希望大家能夠了解模型收斂的本質是什么？
對于線性系統來說，一般不存在收斂問題。模型不收斂一般都是由于幾何非線性、材料非線性、邊界非線性。
有限元求解的過程是根據外力與內力平衡求解出各個節點的位移，根據位移再求解應力、應變等。對于非線性系統，載荷與位移的關系也通常是非線性的，如下圖所示。
我們的首要目的就是求解不同載荷下的位移。做法就是將一個完整求解過程細分為許多個小的過程。
這里就不得不提abaqus中的Step、increment與iterations。
這里舉一個例子，假如我們從冰箱里拿面包吃。
展開 ABAQUS-接觸分析中收斂問題的解決方法【轉載】
5、平穩地建立接觸關系
如果在第一個分析步中就把全部載荷施加到模型上，使接觸狀態的發生劇烈改變，會有可能造成收斂的困難。因此一般應首先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關系平穩地建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。盡管這樣可能需要更多的分析步，但這減小了收斂的困難，會提高求解的效率。
6、細化網格
細化從面和主面的網格是解決收斂問題的一個重要方法。過于粗糙的網格會使ABAQUS難以確定接觸狀態，例如，如果在接觸面的寬度方向上只有一個單元，則常常會出現收斂問題。一般來說，如果從面上有90°的圓角，建議在此圓角處至少劃分10個單元。
7、使用一階單元
如果接觸屬性為默認的“硬”接觸，則不能使用六面體二次單元（ C3D20和C3D20R)，以及四面體二次單元（C3D10)，而應盡可能使用六面體一階單元。如果無法劃分六面體單元網格，可以使用修正的四面體二次單元（C3D10M)。
8、正確定義主面和從面
1）選擇剛度較大、網格較粗的面作為主面。
2）主面在發生接觸的部位不要有尖角或大的凹角。
3）如果是有限滑移，則在整個分析過程中，都盡量不要讓從面節點落到主面之外。
4）如果主面和從面在幾何位置上沒有發生重疊，則一個面的法線應指向另一個面所在的那一側(對于三維實體，法線應該指向外側)。
9、避免過約束
如果在節點的某個自由度上同時定義了兩個以上的約束條件，就會發生所謂“過約束”( overconstraint )。可能造成過約束的有以下主要因素。
1）接觸:從面節點會受到沿主面法線方向的約束。
2）邊界條件。
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 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？”。
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ABAQUS收斂調整:特征邊的接觸
特征邊的接觸（邊對邊，邊對面），初學者的直覺印象就是收斂困難，對嗎？所以通常我們得到的經驗就是：對特征邊做倒角的處理來提高收斂性。
Figure-1: Snap-fit example （特征邊對面）
在說特征邊的接觸前，我們先說說通用接觸和接觸對的選擇：
我們之前的經驗是:
Abaqus/Standard中選擇通用接觸還是接觸對，主要取決于接觸定義的簡單易用性和分析效能的權衡，接觸對由于限定了接觸面的范圍，求解效率更高，而通用接觸則更適用于多組件或具有復雜拓撲結構模型的建模。兩者的不同主要在于用戶界面、默認數值分析設置以及可用選項上的差別，但是其算法和求解精確性幾乎一樣。
現在關于這條經驗, 隨著Abaqus新版本中通用接觸功能的增強我們可能需要更新為:
通用接觸設置會顯得更為簡單，限制少，且可靈活處理多種接觸狀況，例如邊對面、邊對邊、頂點對面等接觸，如圖所示，故建議接觸分析中首選通用接觸來定義接觸。
展開 ABAQUS彈塑性收斂問題
ABAQUS三維盾構隧道，莫爾庫侖本構。地應力平衡分析出現以后結果不收斂：The plasticity/creep/connector friction algorithm did not converge at 129415 points 去掉塑性參數后就可以收斂。請教大神這是什么問題
使用Abaqus FEA解決不收斂的6個技巧
在此節點上尋找收斂困難的迭代，通常會顯示出引起問題的模型區域。這個地區有什么意外的事情嗎？
在“接觸”選項卡中，可以查看最大接觸力誤差和最大穿透誤差的位置。如果聯系引起了問題，則可能會顯示在哪里。
2）注意警告信息。
查看發出警告的時間以及它是否可能指向問題。例如，如果求解器嘗試以較大的增量進行首次嘗試并給出與負特征值有關的警告，然后縮減時間增量并在下一個增量中獲得收斂而沒有任何困難或警告，則警告很可能是只是嘗試過大時間步長的結果。如果警告消息重復出現，并且重復出現削減現象，則可能表明存在穩定性問題（請參見第6點）。
一些警告是非常具體的，其他警告可能是由不同的根本原因引起的，需要更多的經驗來解決問題。
3）檢查邊界條件
不收斂的原因之一是邊界條件不足。邊界條件不合理會導致局部極端變形。模型也可以是受限的。在約束不足的情況下，并非所有的剛體運動都被抑制，從而導致一個或多個自由度為零的剛度，并且通常為零軸警告。過度約束也容易引起零軸警告。盡管Abaqus會檢查過度約束并嘗試解決它們，但并非總是可能的，例如，如果過度約束由于接觸而在一段時間后開始發生。建議檢查所有與過度約束有關的警告消息。不要以為Abaqus會正確解決過度約束，而是自己正確定義約束。也，
4）檢查聯系方式
接觸也是促成融合困難的主要因素。想一想，這并不奇怪，因為接觸的開始使力-位移關系不連續，這增加了用牛頓法尋找解決方案的難度。這就是為什么在接觸改變時Abaqus使用單獨的嚴重不連續迭代的原因。
接觸不收斂的一種可能來源是接觸的初始狀態。如果問題取決于觸點的穩定性，并且最初不存在觸點，則仿真可能會出現啟動困難。尤其是在使用載荷控制的情況下：基本上，載荷會施加到沒有剛度的物體上，并且會發生剛體運動。（最初）使用位移控制來確保發生接觸通常可以解決收斂問題。
展開 如何解決abaqus彈塑性分析中的收斂問題
上一節和大家分享了書籍《Abaqus 有限元分析實例詳解》中在ABAQUS中進行彈塑性分析時，如何定義材料彈塑性方法。今天再和大家分享一下一節彈塑性分析中的收斂問題解的幾種方法：
如果在彈塑性材料上施加的荷載較大時，很可能會造成很大的局部應變（使用點載荷時尤其容易出現此問題），就可能造成收斂問題，其現象如下：
1）在MSG文件中看到警告信息，例如：
***WARNING： THE STRAIN INCREMENT HAS EXCEEDED FIFTY TIMES THE STRAIN TO CAUSE FIRST YIELD AT 16 POINTS.
2）迭代過程中的增量步長不斷減小，直至分析失敗。
3）在后處理中把變形縮放系數設為1時，仍在施加載荷處看到由于過度變形而扭曲的單元。
對于此問題可以考慮以下解決方法。
1）設定關鍵詞* PLASTIC的塑性數據時，應讓其中最大的真實應力和塑性應變大于模型中可能出現的應力應變值。
2）對于出現很大局部塑性應變的部件，如果不關心其準確的應力和塑性變形，可以將其設置為線彈性材料。
3）盡量不要對塑性材料施加點載荷，而是根據實際情況來使用面載荷或線載荷。
4）如果必須在某個節點上施加點載荷，可以使用耦合約束（coupling constraint）來為載荷作用點附近的幾個節點建立剛性連接，這樣這些節點就會共同承擔點載荷。
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