abaqus收斂速度的案例
ANSYS非線性計算的收斂和速度
預共軛梯度法對于3-D實體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預共軛梯度法；
3）、當結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時，用稀疏矩陣法；
4）、當不知道用什么時，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－拉普森法是我們常用的方法，收斂速度較快，但也和結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)：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(xiàn)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。
A：如何加快計算速度
在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：
充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。
在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節(jié)點，可以退化為10節(jié)點四面體單元，而92號單元為10節(jié)點單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。
選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機內(nèi)存較大）。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。
波前法，PCG法都是方程組求解方法的一種。
方程組解法：
(1)
直接解法：a.稀疏矩陣法；b.
波前解法
a.
展開 參數(shù)對收斂速度問題的影響
在基坑分步開挖過程中，土的參數(shù)對于收斂速度有很大的影響，例如土的粘聚力c對收斂速度就有很大的影響，如果把
粘聚力c提高幾個數(shù)量級，有些問題收斂得很快，這些都是有限元計算中得一個奇特的問題。研究參數(shù)對收斂速度的影響是一個很有趣和有意義的話題。
Ansys影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素分析
牛頓－拉普森法是常用的方法，收斂速度較快，但也和結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)：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(xiàn)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。
4加快計算速度
在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：
充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。
在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節(jié)點，可以退化為10節(jié)點四面體單元，而92號單元為10節(jié)點單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。
選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機內(nèi)存較大）。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。
5荷載步的設置直接影響到收斂。
展開 abaqus應用之收斂篇 ￥1.66
例如材料剛度為零或負（應變軟化）時，材料出現(xiàn)不穩(wěn)定行為，AbaqUS 仿真往往無法收斂。</p><h3><strong style="color: rgb(12, 12, 12);">(3) 邊界非線性問題</strong></h3><p>接觸和摩擦等邊界條件的非線性變化，如接觸面的不穩(wěn)定分離、顫振等，會中斷整體收斂速率的預測，導致求解發(fā)散。</p><h2><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">3．算法和收斂檢查問題</strong></h2><h3><strong style="color: rgb(12, 12, 12);">(1) 迭代次數(shù)過多</strong></h3><p>如果在每次增量中迭代次數(shù)超過了一定限制（如 16 次），且未達到收斂標準，可能導致分析失敗。</p><h3><strong style="color: rgb(12, 12, 12);">(2) 對數(shù)收斂檢查不通過</strong></h3><p>在迭代一定次數(shù)（如 8 次）之后，AbaqUS 使用增量中的實際對數(shù)收斂速度來估計需要多少次迭代才能最終收斂，如果估計需要超過 16 次迭代，則增量大小將減小，可能導致不收斂。
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(shù)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(xiàn)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(wěn)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(jié)了五條經(jīng)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(jié)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(nèi)容是否完成；也就是說，當出現(xiàn)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(shù)不符合本構(gòu)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(nèi)容，提示計算的進度，當后續(xù)再出現(xiàn)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(nèi)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(wěn)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(wěn)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(wǎng)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(jīng)驗的CAEer都能自行解決。
2.不收斂的本質(zhì)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(zhì)是什么？
對于線性系統(tǒng)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(jù)外力與內(nèi)力平衡求解出各個節(jié)點的位移，根據(jù)位移再求解應力、應變等。對于非線性系統(tǒng)，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 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(shù)用于迭代材質(zhì)參數(shù)和/或幾何體以優(yōu)化其行為。傳統(tǒng)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(shù)值方法旨在提供一個考慮到更多細節(jié)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(xù)。對于那些使用有限元分析的人，通常使用收斂項。大多數(shù)線性問題不需要迭代求解過程。網(wǎng)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(jié)中，將調(diào)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(shù)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(shù)值困難。
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(shù)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(xiàn)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(wěn)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(jié)了五條經(jīng)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(jié)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(nèi)容是否完成；也就是說，當出現(xiàn)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(shù)不符合本構(gòu)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(nèi)容，提示計算的進度，當后續(xù)再出現(xiàn)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彈塑性收斂問題
ABAQUS三維盾構(gòu)隧道，莫爾庫侖本構(gòu)。地應力平衡分析出現(xiàn)以后結(jié)果不收斂：The plasticity/creep/connector friction algorithm did not converge at 129415 points 去掉塑性參數(shù)后就可以收斂。請教大神這是什么問題
ABAQUS不收斂的原因一
一般說來,Mohr-Coulomb相對難收斂些,因為它在主應力空間的屈服面上存在尖角——因為在計算過程中需要對屈服函數(shù)求導,而如果曲線不光滑,尖角處也就沒法求導,向后歐拉算法也就沒法進行了。理論上基本是不能算的,但Abaqus內(nèi)部對尖角處進行了一定的處理,替代為光滑的函數(shù),這樣收斂性就得到了一定的保證,雖然還不夠好。而Drucker-Prager準則就較好地克服了這一點。因此,相對來說,建議考慮使用DP模型。尤其是ABAQUS中有非線性的DP模型,可以在一定程度上克服線性DP在剪拉區(qū)面積過大的情況,因此可以在一定程度上減小開挖卸載時土體的回彈。
一般材料相關的不收斂提示基本就是類似以下:
The plasticity/creep/connector friction algorithm did not converge at 364 points
碰到這個錯誤,一般直接原因就是材料應變太大了,塑性計算迭代不收斂。但這并不意味著材料參數(shù)給得不合適或材料強度太弱,很有可能是你的接觸、約束、荷載或邊界出了問題,導致計算中出現(xiàn)的特別大的位移。或者是初始條件(如初始地應力)出了問題,程序沒有計算,直接就報了這個錯誤。可以在下面位置看到計算不收斂的單元位置:
后處理 -> Tools->Job Diagnostics
不收斂需要單一調(diào)每個參數(shù)確定哪里有問題。
另外，在使用Soils分析步進行孔壓—應力分析時:
a. 墻裂建議各位注意單位,應力單位最好選擇kPa或MPa,不要用Pa,否則可能會遇到各種無腦錯誤提示。
b. 墻裂建議給定孔壓邊界,否則會遇到DOF. 8極大的情況(孔壓就是第8自由度)。
轉(zhuǎn)自公眾號——ABAQUS大世界
旨在分享，若侵即刪.
展開 ABAQUS-接觸分析中收斂問題的解決方法【轉(zhuǎn)載】
5、平穩(wěn)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(tài)的發(fā)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(wěn)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(wǎng)格
細化從面和主面的網(wǎng)格是解決收斂問題的一個重要方法。過于粗糙的網(wǎng)格會使ABAQUS難以確定接觸狀態(tài)，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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)格較粗的面作為主面。
2）主面在發(fā)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(jié)點落到主面之外。
4）如果主面和從面在幾何位置上沒有發(fā)生重疊，則一個面的法線應指向另一個面所在的那一側(cè)(對于三維實體，法線應該指向外側(cè))。
9、避免過約束
如果在節(jié)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(fā)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(jié)點會受到沿主面法線方向的約束。
2）邊界條件。
展開 如何提高ABAQUS計算速度
如何提高ABAQUS計算速度
當問題的自由度和復雜程度比較小的時候，計算速度也許不是什么太大的問題，但當自由度很多，比如幾百萬個自由度，又有復雜的接觸搜索計算時，計算速度就很重要了。我不精通計算機原理，但在Windows和Linux上安裝使用過32位和64位ABAQUS，也在64位工作站上用Linux并行計算過，對計算速度有一點自己的心得，寫出來和大家討論下，對計算機比較精通的，希望能解釋下原理和表達下自己的看法。
我認為影響計算速度的因素主要有3個：
1.計算模型的大小和復雜程度；
2.ABAQUS中關于內(nèi)存和硬盤使用的設置；
3.計算機的配置。
在ABAQUS幫助文件中說，一個有限元模型在分析計算中，會生成兩種臨時文件，第一種臨時文件是必須放在內(nèi)存中，第二種臨時文件可以放在硬盤里也可以放在內(nèi)存中。由于內(nèi)存讀寫速度比硬盤讀寫速度快，所以如果計算機配置不變的情況下，要達到最快計算速度，就要在計算時讓兩種臨時文件都放在內(nèi)存中。在計算前進行datacheck，然后在dat文件中會告訴你能使模型計算所需最小的內(nèi)存量，也就是在計算中所生成的第一種文件的大小，還會告訴你最小I/O交換情況所需的內(nèi)存量，也就是兩種文件都放在內(nèi)存中時所需要的內(nèi)存量，我稱這叫“全速計算”所需內(nèi)存量。在ABAQUS中，有個內(nèi)存使用上限設置參數(shù)，也就是你允許你的計算機中有多少內(nèi)存讓ABAQUS使用，如果你允許ABAQUS使用的內(nèi)存上限大于“全速計算”所需內(nèi)存，則ABAQUS會將兩種臨時文件放入內(nèi)存使用。如果允許內(nèi)存大于最小所需內(nèi)存，小于“全速計算”計算內(nèi)存，則ABAQUS會把第二種文件一部分放入內(nèi)存，一部分放入硬盤。如果允許內(nèi)存小于最小所需內(nèi)存，則無法計算。
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(jié)束，該增量步計算收斂并結(jié)束。如果不滿足要求，則迭代繼續(xù)。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
