非線性不收斂
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-27
非線性不收斂的視頻教程
Abaqus大變形+接觸非線性不收斂怎么辦？？？
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非線性不收斂的實例教程
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 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 【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 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 解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結構剛度的大小。
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。
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進行非線性分析時，收斂性是大家非常關心的一個問題。在Ansys workbench中，可以通過Details of “Solution Information”中選擇“Solution Output=Force Convergence”來查看收斂情況，其中，最直觀的莫過于力收斂曲線了。
Solution Output選項
力收斂曲線如下圖所示:
力收斂曲線圖
判斷收斂的方法很簡單
遇到接觸仿真無法收斂怎么辦？是不是嘗試增加更多子步緩慢加載還是無法解決收斂性問題？這篇文章給大家介紹一些關于非線性分析和收斂的重要背景知識，并討論克服收斂問題的不同方法。具體涉及接觸分析時，可以嘗試以下幾種方法來幫助提升計算收斂性：
1.消除剛體運動：
a. 開始時讓裝配體中的所有部件都相互接觸。這可以通過移動部件、添加接觸偏移量或添加穩定阻尼來實現。
b. 在接觸表面添加摩擦，避免切向毫無阻力的運動
Abaqus-Fesafe疲勞計算中級教程
https://www.yqgqt.org.cn/video/c10141
五折
橡膠疲勞計算課程（理論+實例操作）
https://www.yqgqt.org.cn/video/c15206
五折
Abaqus大變形+接觸非線性不收斂怎么辦
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結構剛度的大小。
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。
用多個Ansys apdl基礎模型對Ansys的索力張拉方式、生死單元原理、非線性不收斂、零桿剛度遷移問題、斜拉橋施工合龍關鍵參數的計算進行了清晰的講解。利用Midas civil和Ansys apdl對比講解無應力狀態法的根本原理。
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：
在使用ABAQSU隱式方法進行非線性分析時，采用的是整體平衡迭代的方法。每一個增量步計算結束得出的結果只是一個無限接近解析解的結果，并不能得到精確解。因此要判斷某一個增量步是否完成了計算，需要判斷其結果增量是否滿足某個限制，當結果增量滿足限制要求時，該增量步即可收斂。要完成每一個增量步的計算，有時需要進行多個步驟的迭代才能達到收斂限值，如果一個迭代步的結果無法達到收斂限值
做幾何非線性屈曲分析，一直不收斂，實在是頭疼
分析結果顯示體積幾乎不可壓縮，體積應變表現為無窮小，體現為結構過硬，甚至導致非線性分析的不收斂。
ANSYS分析設計人—專注壓力容器分析設計的交流平臺！學貴得師，更貴得友！共同學習，共同進步！ 以下是筆者在學習過程中發現的一份講解非常不錯的關于接觸分析的資料，分享出來與大家一起學習和進步。 接觸非線性基本計算過程簡介 接觸非線性基本技巧總結 鏈接：如何從ANSYS軟件輸入和輸出方面有效提高非線性分析 請不吝點個在看！分享成就你我他！ 在這里，我們愿與您一起，亦師亦友，共同學習，共同進步； 期待
