ansys邊坡分析不收斂的案例
分享:邊坡的有限元分析及ANSYS軟件對邊坡開挖的模擬
介紹了一種國際上通用的有限元計算程序—ANSYS,并將ANSYS程序與巖土工程計算相結合時,詳細探討了ANSYS模擬
邊坡開挖的方法,并將這一方法運用到某個水電站的穩定性分析中;分別計算出邊坡的剖面在天然狀態和開挖工況下的應力場和
位移場,作者對計算結果進行了詳細的分析,并對平面問題的邊坡穩定性作出了定性的評價。
關鍵詞:有限元計算;ANSYS軟件;邊坡開挖;成果分析;評價.
ansys計算不收斂
ansys計算之后出現這個錯誤，這是什么原因，怎么解決
A large negative pivot value ( -1.685395134E+09 ) has been encountered
in the global assembled matrix at the UZ degree of freedom of node
2028351. This may be caused by a bad temperature-dependent material
property used in the model.
ANSYS強度折減法邊坡穩定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩定系數進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩定系數進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數來降低坡體巖土抗剪強度參數，并反復試算，直到達到極限破壞狀態，程序自動根據彈塑性有限元計算結果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數，然后再對模型進行動態加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數、地震波加載
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩定分析實例
求解不收斂命令提示框
位移云圖
等效塑性應變云圖
強度折減系數F=3.0時計算結果分析
不同折減系數下特征點位移分布圖
結論分析
1）從邊坡模型變形圖分析
從邊坡變形圖看，隨著強度折減系數F的增加，邊坡變形加大，當F=2.28時，解不收斂，從上述等效塑性應變云圖可看出，此時邊坡破壞面近似圓弧型，說明此時邊坡已經不安全，塑性應變已經產生貫通現象，極易引起失穩現象。
2）從邊坡水平方向位移云圖分析
邊坡水平方向位移隨強度折減系數F的增加產生很大波動，剛開始，隨F增加，水平位移慢慢增大，當F=2.4以后，邊坡模型的水平位移開始增加，當F=2.28后，水平方向位移開始急劇下降，當F=2.28時，邊坡模型的水平方向位移達到6.786cm，之后位移發生突變。
3）從塑性應變云圖分析
從邊坡模型的塑性區云圖看，也隨著強度折減系數F的增加，塑性應變從無到逐漸增大，塑性區也從無到逐漸增大，當F=2.28時，塑性區貫通到坡頂，并且此時解不收斂，表明此時邊坡已經破壞，因此，該邊坡的模型的安全系數應該是2.28。
此外，還可以從邊坡垂直方向位移以及關鍵點位移（如坡腳和坡頂）來判斷邊坡穩定性。
展開 
用ANSYS做邊坡穩定分析
用ANSYS做邊坡穩定分析的方法是：根據有限元程序計算得到的應力場來計算各點的安全系數，然后
利用ANSYS強大的后處理功能繪出安全系數等值線圖，圖中安全系數最小的那條等值線就是最可能的滑裂面，
其安全系數就是邊坡的安全系數。..........
用ANSYS做邊坡穩定分析.pdf
干貨 | 接觸非線性應用——解決ANSYS 接觸不收斂問題的方法
根據ANSYS的使用者反饋，針對非線性接觸問題上的求解，經常會有客戶出現不收斂的情況，在調試收斂性上花費大量的時間。本文主要針對ANSYS 接觸不收斂問題進行方法上的技巧總結，希望通過本文使大家在ANSYS軟件的使用上有更好的體驗。
ANSYS接觸不收斂的原因有非常多的原因，針對每一種不收斂問題，選擇正確的方法都能使不收斂問題解決變得容易起來。在使用軟件中，ANSYS接觸不收斂原因主要有下面這些原因：
1、接觸算法的不正確選擇；
2、遺漏了相關的接觸對；
3、物體之間接觸剛度過大；
4、求解的載荷步較少；
5、奇異；
6、結構發生了剛體位移；
7、結構發生振蕩現象；
下面針對這些原因的解決辦法進行詳細的講解：
1
接觸算法的選取原則
ANSYS內部大體上包括5種算法，Pure Penalty，Augmented Lagrange，MPC，Pure Lagrange，Beam。
展開 CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩定性分析全程揭密
說實話，我也是第一次做數值分析，也不知道上面的方式是否科學。剖面繪等值線程序來自論壇上前版主dynamax大牛的flac3d to tecplot，具體步驟如下，等命令流計算完畢后，call flac3d to tecplot文件即可，然后在tecplot 軟件中切剖面繪等值線，就可以進行分析了。當然用下面的命令：
plot set plane nor() ori()
plo cont smin plane
or plo cont smax plane
等等也可以得到某些剖面的位移或主應力云圖。
[forum.simwe.com]邊坡穩定性3D分析命令流.rar
展開 ABAQUS隱式分析不收斂該怎么辦？
三、不收斂的原因的排查過程
進入任務計算階段后：
1）如果最開始就出現1U至5U的不收斂問題，可能有以下原因：邊界條件約束不足（欠約束）、重復導入部件（導致欠約束）、初始荷載過大、初始應力導致的材料塑性（Geostatic分析步）、單位制未統一（間接導致剛度過小和荷載過大）等；
2）如果是隨著計算到中期或后期才出現不收斂情況，就需要根據已有的計算結果和模型情況進行判斷，不收斂原因主要有：材料軟化、失效、屈曲、接觸非線性、溫度（或其它場量）的驟變等；
3）隨著加載的進行，出現畸變單元而導致終止，這個一般不是收斂問題，而是無法計算單元剛度矩陣從而無法組裝整體剛度矩陣。通常需要網格重劃分獲得更好的網格質量、調整網格類型或采用其他大變形計算方法（ALE、CEL、SPH等）進行控制。
四、模型收斂控制的常用方法
排除由于模型設置問題導致的不收斂情況后，可以通過以下設置增加收斂性：
1）增量步控制：增大允許的最大增量步數量、減小允許的最小增量步大小、增加允許的不收斂增量步數量IA（參考第二部分內容）；
2）如果是由于材料軟化、失效導致的不收斂問題，可以嘗試改善網格質量、修改單元類型，如果還是不行，則在材料模型、單元類型或分析步中增加阻尼，阻尼設置看第五部分內容；
3）如果是接觸導致的不收斂，可以修改接觸類型、調整接觸參數，如果還不行則增加接觸阻尼；
4）上面三種調整后均無法收斂，則更換分析類型，采用Standard動力學或Explicit分析類型等。
五、萬能和萬惡的阻尼
說阻尼是萬能的，是因為它可以極大改善模型的收斂性，實現復雜非線性問題的收斂；說阻尼是萬惡的，因為它可以掩蓋一些模型錯誤，從而提供失真甚至不合理的結果，因此大家不能過分依賴它！
切記第四部分的不收斂處理流程，首先排查模型的自身問題，最后才引入阻尼。
展開 abaqus模型不收斂報錯誤和及警告分析
abaqus模型不收斂報錯誤和及警告分析
調試分析的第一步是了解錯誤和警告消息的含義，這些消息已預先編程，因此可以參考。 表4.1和4.2分別列出了錯誤和警告原因的列表，以及一些有關故障排除的潛在原因的線索，被視為數字問題或數字困難。
這些錯誤和警告消息的主要原因的定義如下。 故障排除可能是以下跡象：
?應變增量過大意味著當前應變增量過大，以至于無法確定材料點計算的收斂性。因此，Abaqus將減少負載并嘗試再次執行增量。
?較大的應變增量意味著最后一個增量的Abaqus應變準則超過了引起第一屈服的應變的“五十倍”。因此，Abaqus將嘗試執行實質點計算，但是可能會出現收斂問題
結果。
?負特征值通常與剛度降低或解決方案唯一性相關，例如當結構開始彎曲或材料變得不穩定時可能會發生。
–負特征值也可以與使用拉格朗日乘數來強制約束的建模技術相關聯。
–在不收斂的迭代過程中彈出的負特征值警告通常可以忽略。如果在收斂的迭代過程中出現負特征值警告，則必須仔細評估計算出的解。
?數值奇異性通常是由剛體運動引起的，其中模型的一部分對施加的載荷沒有抵抗力。數值上的奇異性可能表示在模型的一部分中需要其他邊界條件或約束。
?零主元通常表示模型中的過度約束，通常是由于多余的邊界條件或約束所致。 過度約束的節點可能仍然表現適當，但是冗余約束的存在可能是模型問題，導致模型其他部分出現不良行為。 由于剛體的運動，有時也會出現零主元運動。
對于某些警告消息，錯誤消息和聯系診斷，可以使用視口選項中的“突出顯示”選項來查看每個診斷消息中涉及的節點或元素。 對于警告和錯誤消息，導致警告或錯誤的節點或元素在模型中突出顯示。 接觸診斷時，模型中突出顯示了過度閉合或打開的節點。
展開 Ansys非線性不收斂10大對策：讓你有“跡”可循，有“法”可醫
l 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。
l 檢查接觸的設置：接觸是一個狀態非線性問題，很多結構不收斂的原因主要由接觸引起，此時可以通過調整不同的接觸參數來改善收斂性，例如更改接觸行為方式，法向罰剛度因子，pinball范圍大小，接觸探測方法等等。
l 檢查非線性求解器的選擇：Ansys默認的求解方法是迭代法（iterative），該方法求解快，需要內存較少，大多數情況，該方法是可行的。但有時候為了追求精度更高，更具有魯棒性，直接迭代法（direct）或許能更好的收斂。
l 嘗試用新版本。ANSYS更新的版本或許針對求解器，針對接觸有更新、更好的設置。例如隨著版本不斷更新，ANSYS陸續增加了自適應網格技術、接觸剛度指數迭代技術、半隱式算法等等來幫助客戶應對更復雜的收斂問題。
總結
仿真分析中我們經常會使用非線性分析來解決工程中的實際問題，其中遇到的不收斂問題是一件讓人非常“頭疼”的事情。ANSYS Mechanical具有很強的非線性分析計算能力，針對狀況百出的非線性不收斂問題具有不同的應對策略，某種程度上讓我們解決這類問題時，能有“跡”可循，有“法”可醫。
展開 【ANSYS算例】利用強度折減法對邊坡進行穩定分析
繪制邊坡模型變形圖plnsol,u,x !繪制邊坡模型水平方向位移云圖plnsol,eppl,eqv !繪制邊坡模型塑性應變云圖
</pre><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/577386185c604091ba92732822863f60"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/40cb8fc938144c628a8bacffeb41f193"></p><p> 這里對后處理說明一下，可以改變不同的db文件名，來讀取不同的文件，從而可以看到在不同的安全系數下的不邊坡的狀態。當然如果想看坡頂關鍵點的位移與折減系數的關系曲線，可以在最開始建立一個數組，把每個安全系數最后荷載子步的關鍵點位移放在數組里面，后面直接畫曲線。當然其他的判據需要的數據也可以通過這個操作來完成。這里我就不寫具體的命令流了，難度是不大的。
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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
三、不收斂的原因的排查過程
進入任務計算階段后：
1）如果最開始就出現1U至5U的不收斂問題，可能有以下原因：邊界條件約束不足（欠約束）、重復導入部件（導致欠約束）、初始荷載過大、初始應力導致的材料塑性（Geostatic分析步）、單位制未統一（間接導致剛度過小和荷載過大）等；
2）如果是隨著計算到中期或后期才出現不收斂情況，就需要根據已有的計算結果和模型情況進行判斷，不收斂原因主要有：材料軟化、失效、屈曲、接觸非線性、溫度（或其它場量）的驟變等；
3）隨著加載的進行，出現畸變單元而導致終止，這個一般不是收斂問題，而是無法計算單元剛度矩陣從而無法組裝整體剛度矩陣。通常需要網格重劃分獲得更好的網格質量、調整網格類型或采用其他大變形計算方法（ALE、CEL、SPH等）進行控制。
四、模型收斂控制的常用方法
排除由于模型設置問題導致的不收斂情況后，可以通過以下設置增加收斂性：
1）增量步控制：增大允許的最大增量步數量、減小允許的最小增量步大小、增加允許的不收斂增量步數量IA（參考第二部分內容）；
2）如果是由于材料軟化、失效導致的不收斂問題，可以嘗試改善網格質量、修改單元類型，如果還是不行，則在材料模型、單元類型或分析步中增加阻尼，阻尼設置看第五部分內容；
3）如果是接觸導致的不收斂，可以修改接觸類型、調整接觸參數，如果還不行則增加接觸阻尼；
4）上面三種調整后均無法收斂，則更換分析類型，采用Standard動力學或Explicit分析類型等。
展開 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 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
三、不收斂的原因的排查過程
進入任務計算階段后：
1）如果最開始就出現1U至5U的不收斂問題，可能有以下原因：邊界條件約束不足（欠約束）、重復導入部件（導致欠約束）、初始荷載過大、初始應力導致的材料塑性（Geostatic分析步）、單位制未統一（間接導致剛度過小和荷載過大）等；
2）如果是隨著計算到中期或后期才出現不收斂情況，就需要根據已有的計算結果和模型情況進行判斷，不收斂原因主要有：材料軟化、失效、屈曲、接觸非線性、溫度（或其它場量）的驟變等；
3）隨著加載的進行，出現畸變單元而導致終止，這個一般不是收斂問題，而是無法計算單元剛度矩陣從而無法組裝整體剛度矩陣。通常需要網格重劃分獲得更好的網格質量、調整網格類型或采用其他大變形計算方法（ALE、CEL、SPH等）進行控制。
四、模型收斂控制的常用方法
排除由于模型設置問題導致的不收斂情況后，可以通過以下設置增加收斂性：
1）增量步控制：增大允許的最大增量步數量、減小允許的最小增量步大小、增加允許的不收斂增量步數量IA（參考第二部分內容）；
2）如果是由于材料軟化、失效導致的不收斂問題，可以嘗試改善網格質量、修改單元類型，如果還是不行，則在材料模型、單元類型或分析步中增加阻尼，阻尼設置看第五部分內容；
3）如果是接觸導致的不收斂，可以修改接觸類型、調整接觸參數，如果還不行則增加接觸阻尼；
4）上面三種調整后均無法收斂，則更換分析類型，采用Standard動力學或Explicit分析類型等。
展開 基于ANSYS的碼頭邊坡強度折減法穩定分析算例
UX方向位移云圖
整體位移云圖
X方向應變云圖
（三）折減為1.6時，計算求解不收斂，終止退出計算。
UX方向位移云圖
邊坡ux位移云圖
樁體部分的應力分布
目前，判斷土坡達到臨界破壞的評價標準主要有以下幾種：
（1） 以數值計算是否收斂作為評價標準；
（2） 以選取特征點的位移是否發生突變作為評價標準；
（3） 以是否形成連續的塑性貫通區域最為評價標準。
如以上述第1條為判據，當強度折減系數為1.6時，求解不收斂，導致計算終止退出，則認為該邊坡的安全系數為1.6.
當然，不能僅僅以此標準作為判據，當我們修改網格密度，修改求解迭代次數和收斂準則，可能還能計算算下去，此時我們要通過多種判別方式來綜合確定邊坡的抗滑穩定安全系數。類似的文獻有很多，感興趣的各位客官可以自行去下載閱讀。
希望能與各位朋友交流分享，創造價值！感謝您的每一個留言與點贊。
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