ansys弧長法調整步長
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys弧長法調整步長的實例教程
在用ANSYS求解諸如“結構的極限荷載是多大”等問題的時候，總是需要進行非線性屈曲分析。非線性屈曲分析是打開大變形開關(nlgeom,on)的一種靜力分析，考慮了塑性影響，是進行實際結構計算的常用方法。它的基本思路是對一個非線性分析過程，給定若干個加載增量步，在每個增量步內，根據給定的荷載增量(稱為荷載控制或力控制)或給定的位移增量(稱為位移控制)，經過一系列迭代計算，追蹤結構真實的加載路徑，最終獲得結構的極限荷載。
最常用的是給定一個足夠小的荷載增量——即所謂的荷載步，其大小對非線性分析收斂和結果精度均有影響。荷載增量過大，得到的結果可能不精確；荷載增量過小，分析成本增加太多，且一個非收斂的解并不意味著結構達到了極限荷載，也可能在加載過程中發生了數值不穩定。
為了搞清楚得到的最大荷載是否是結構真實的極限荷載，需要用弧長法來幫幫忙：
用弧長法進行預分析，得到結構屈曲荷載近似值(預測數值)，再用傳統的二分法計算，兩個結果進行比對看是否一致；
使用弧長法計算，計算中手動修改弧長半徑，再看結果的變異情況。
繪制出結構的荷載-位移曲線，探討曲線變化點的原因，從而確定數據是否可信。
于是，弧長法非常值得研究。
何為弧長法？
弧長法是一種非線性求解的迭代控制方法，由于其可以解決在荷載和位移增量均不確定的情況下，生成變化的增量值，并能很好地追蹤結構加載路徑而具有很高的“聲望”。關于弧長法的原理，推薦參考《非線性分析弧長法的讀書報告》、陸新征老師學生時代的作業：《基于預處理技術和弧長法的非線性方程通用求解子程序總結報告 》，以及Yusd的博文《弧長法（Riks Method）的基本原理》。喜歡編程的話，還可以參考他的另一篇文章《弧長法(Riks method)通用求解程序》。英文資料可閱讀蘇黎世聯邦理工學院結構工程研究所Prof. Dr.
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核心技術原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程，采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術，高效求解大規模非線性動力學方程；支持剛柔耦合、非線性接觸、摩擦、疲勞、振動等多物理場耦合分析，兼顧計算精度與效率。
二、核心優勢
1.
在第一部分文章：《Ansys Zemax | 在 OpticStudio 中將干涉儀數據附加到光學表面 – 第一部分中》，我們演示了如何根據表面形狀和方向將干涉測量數據導入 OpticStudio，本部分文章我們將引入更多的實例演示。
核心原理：不變光柵結構，調控掩模填充因子
與傳統方案通過修改光柵結構實現衍射效率分布調控不同，隨機掩模光柵的核心創新點在于：保持單個光柵的結構不變，通過調整掩模的填充因子（光柵結構存在概率，PGS）實現等效衍射效率的精準調控。
隨機掩模光柵被劃分為眾多方形單元，每個單元中光柵結構的存在與否呈隨機分布，而整個光柵的物理結構保持一致。
ISPG方法基于拉格朗日粒子法，專門用于求解粘性流體的自由表面流問題。該方法在多個工程領域具有廣泛應用前景，尤其適用于回流焊工藝仿真，例如在結構翹曲變形作用下的焊球形狀及橋接現象模擬。此外，它在粘膠工藝分析（如壓膠形狀預測）等方面也展現出良好的適用性。
會調整多個設置以實現均勻且穩健的網格。在網格細節的“尺寸”下，關閉“使用自適應尺寸”，開啟“捕獲曲率”和“捕獲接近度”。在“捕獲近距離”選項中，將“曲率法線角”設置為30，“跨越間隙的單元格數”設為2。（更多細節請點擊底部案例視頻）
5、定義分析設置并指定邊界條件。應用400°C的初始溫度。將步進結束時間定義為1秒，并啟用自動時間步進。
所謂SDM逆問題，是指在已知一組可供調整的參數集合中，為達到預期的動力學參數目標值逆向求解所需的最優修改參數及其具體修改量。因此，該問題本質上是一類優化問題：在滿足實際工程約束的條件下，通過系統化的搜尋與迭代，確定使結構動力學響應趨近于目標狀態的最佳參數調整方案。
穩態熱分析
o 核心求解器為 ANSYS Mechanical，適合快速驗證熱設計可行性，常作為瞬態或耦合分析的前置步驟。
o 輻射僅支持表面輻射（角系數計算），無法考慮氣體介質的輻射吸收 / 發射。
2. 瞬態熱分析
o 需設置合理時間步長（如用自動時間步控制收斂），避免溫度突變導致結果振蕩。
o 支持材料熱導率、比熱容隨溫度變化，適配高溫合金、復合材料等非線性場景。
（2） 上面方法缺點是實際工程我們不知道應該加哪個強制約束點或者如殼的屈曲，強制約束點太多無妨加和實際一樣的強制位移，所以實際工程更多的是加力，做出力和位移的關系，此時由于要越過馬鞍點，一般在有限元中采用弧長法（Risk）替代Newton迭代來計算，具體可看系列文章4：非線性問題的求解。
1.打開 Ansys Workbench 并插入一個“靜態結構（Static Structural）”系統。
2.在“工程數據（Engineering Data）”下定義材料屬性。
為了保證計算穩定，時間步長極小，導致總計算步數巨大。但每一步中，每個單元的計算相對獨立，是典型的“ embarrassingly parallel”（高度并行）問題。
