平衡迭代 ansys
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
平衡迭代 ansys的實例教程
在使用ABAQSU隱式方法進(jìn)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(jié)束得出的結(jié)果只是一個無限接近解析解的結(jié)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(jié)果增量是否滿足某個限制，當(dāng)結(jié)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(jìn)行多個步驟的迭代才能達(dá)到收斂限值，如果一個迭代步的結(jié)果無法達(dá)到收斂限值，則增加迭代步繼續(xù)計算，直到達(dá)到限值要求。具體過程做如下分析。
1、通過軟件賦予部件材料本構(gòu)關(guān)系，從而得到材料曲線。
圖1 一個增量步中的迭代過程
2、根據(jù)初始增量步大小，得到初始增量荷載P0，根據(jù)材料本構(gòu)關(guān)系可以得到材料初始剛度K0。從而可以得到初始位移u0。
P0=K0u0
3、進(jìn)入第一個增量步，增量步大小發(fā)生變化，此時荷載增加了△P，變?yōu)镻1，利用初始剛度可以得出一個新的位置值u1。
P
1=K
0u
1
4、在根據(jù)材料本構(gòu)關(guān)系，可以得到材料產(chǎn)生的內(nèi)力I1。
I
1=K
1u
1
5、根據(jù)解析解，此時P1應(yīng)該與I1相等。但采用迭代計算，此時R1=P1-I1。產(chǎn)生了一個差值R1。
6、此時，需要判斷這個結(jié)果是否滿足要求。根據(jù)ABAQUS默認(rèn)判斷準(zhǔn)則，如果R1小于該整個時間段內(nèi)作用在結(jié)構(gòu)上的平均力的0.5%，則此次迭代的結(jié)果滿足要求。
7、當(dāng)判斷了力的限值以后，還需要判斷結(jié)果位移的限值。新的位移u1與初始u0有一個差值，定義為△u1=u1-u0。如果△u1小于位移增量的1%，則接受結(jié)果。
8、如果上述要求不滿足任意一項，則在該增量步中進(jìn)行第二次迭代。
展開 上面這張圖，用過ANSYS的朋友一定都很熟悉吧，在開始求解到求解結(jié)束的整個漫長過程中，這幅圖都會陪伴我們度過每一秒。
那么，圖中的各個曲線分別代表了什么意思呢？下面來說一說
Time=1
這是時間標(biāo)記，如果你的分析是多荷載步的，就會看到Time=1、2、3……如果在定義荷載步的過程中定義了時間的數(shù)值，那么這里就會按照用戶定義的時間顯示。時間很重要，可以在遇到程序意外錯誤的時候，通過時間數(shù)據(jù)找到“發(fā)生計算問題的時間點”以便于我們對模型的再修改。
橫軸： Cumulative Iteration Number / 累積迭代數(shù)
在非線性問題的求解過程中，程序利用求解器進(jìn)行迭代計算來得到最終的解答。橫坐標(biāo)的“數(shù)量”大小，和項目的非線性程度直接相關(guān)，越接近線性問題，迭代數(shù)越少，非線性程度越高或遇到難以收斂的時候，迭代次數(shù)就會顯著增加。
縱軸： Absolute Convergence Norm / 絕對收斂范數(shù)
既然叫“范數(shù)”，聯(lián)想到我們在建模過程中輸入的各種數(shù)值都不是“范數(shù)”形式的，因此程序在求解過程中，在進(jìn)行計算的同時，也把相應(yīng)的變量進(jìn)行了“規(guī)范化”處理，比如有時候會進(jìn)行歸一化等等。對于我們來說，縱軸的坐標(biāo)數(shù)值并不重要，重要的是曲線之前的相對位置關(guān)系。
重點來了
我們來看看曲線代表了什么意思
注意上面的曲線，體現(xiàn)的是F(Force，荷載)與M(Moment，彎矩)之間的關(guān)系，用這二者來繪圖，是因為在求解計算過程中，這二者在全部單元自由度中都有相關(guān)性。在有些分析中，還會出現(xiàn)溫度、位移等。
上圖中還可見的，是CRIT和L2標(biāo)簽，CRIT是criteria的縮寫，指的是收斂判別準(zhǔn)則；L2指的是L2級范數(shù)，當(dāng)然還有L0、L1級范數(shù)，這里我們叫它為計算殘差。
展開 上面這張圖，用過ANSYS的朋友一定都很熟悉吧，在開始求解到求解結(jié)束的整個漫長過程中，這幅圖都會陪伴我們度過每一秒。
那么，圖中的各個曲線分別代表了什么意思呢？下面來說一說
Time=1
這是時間標(biāo)記，如果你的分析是多荷載步的，就會看到Time=1、2、3……如果在定義荷載步的過程中定義了時間的數(shù)值，那么這里就會按照用戶定義的時間顯示。時間很重要，可以在遇到程序意外錯誤的時候，通過時間數(shù)據(jù)找到“發(fā)生計算問題的時間點”以便于我們對模型的再修改。
橫軸： Cumulative Iteration Number / 累積迭代數(shù)
在非線性問題的求解過程中，程序利用求解器進(jìn)行迭代計算來得到最終的解答。橫坐標(biāo)的“數(shù)量”大小，和項目的非線性程度直接相關(guān)，越接近線性問題，迭代數(shù)越少，非線性程度越高或遇到難以收斂的時候，迭代次數(shù)就會顯著增加。
縱軸： Absolute Convergence Norm / 絕對收斂范數(shù)
既然叫“范數(shù)”，聯(lián)想到我們在建模過程中輸入的各種數(shù)值都不是“范數(shù)”形式的，因此程序在求解過程中，在進(jìn)行計算的同時，也把相應(yīng)的變量進(jìn)行了“規(guī)范化”處理，比如有時候會進(jìn)行歸一化等等。對于我們來說，縱軸的坐標(biāo)數(shù)值并不重要，重要的是曲線之前的相對位置關(guān)系。
重點來了
我們來看看曲線代表了什么意思
注意上面的曲線，體現(xiàn)的是F(Force，荷載)與M(Moment，彎矩)之間的關(guān)系，用這二者來繪圖，是因為在求解計算過程中，這二者在全部單元自由度中都有相關(guān)性。在有些分析中，還會出現(xiàn)溫度、位移等。
上圖中還可見的，是CRIT和L2標(biāo)簽，CRIT是criteria的縮寫，指的是收斂判別準(zhǔn)則；L2指的是L2級范數(shù)，當(dāng)然還有L0、L1級范數(shù)，這里我們叫它為計算殘差。
展開 “Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：Ansys Rocky 耦合 Ansys Motion 在洗衣機平衡環(huán)研發(fā)中的應(yīng)用
作者： 李辰 | 小米移動科技股份有限公司南京分公司 高級仿真工程師
關(guān)鍵詞：Ansys Motion, Ansys Rocky，SPH法，流固耦合
作者說
Ansys 平臺下的模塊眾多，涵蓋了各學(xué)科領(lǐng)域，且各學(xué)科領(lǐng)域之間可以實現(xiàn)相互耦合，協(xié)同仿真，使得仿真場景無限貼近實際應(yīng)用場景，所以這種耦合分析的結(jié)果更加值得信賴。此外，Ansys平臺下各學(xué)科分析均擁有世界公認(rèn)的軟件模塊，隨著各模塊功能的不斷開發(fā)與完善，為今后的產(chǎn)品研發(fā)和理論研究創(chuàng)造了無限的可能性。
通過耦合Ansys Motion和Ansys Rocky兩個模塊，研究了洗衣機平衡環(huán)在不同設(shè)計參數(shù)組合下，對于整機抗振性能的影響。在Ansys Motion中模擬洗衣機筒的復(fù)雜運動狀態(tài)（力、位移、加速度等），在Ansys Rocky中，使用SPH法模擬了平衡環(huán)內(nèi)液體的復(fù)雜流動形式。通過兩個模塊的耦合計算，使得先前難以從測試和傳統(tǒng)耦合仿真（Mechanical和Fluent）進(jìn)行研究的平衡環(huán)問題，得到了新的探索路徑。通過這種耦合方法，可以快速指導(dǎo)平衡環(huán)的設(shè)計，為平衡環(huán)抗振的效果提供理論驗證。
展開 （這一步只是便于大家更好的理解這個過程）如果沒有上部的結(jié)構(gòu)，那么地應(yīng)力平衡就到這里結(jié)束了。考慮地基上面有建筑，還需要激活上部的結(jié)構(gòu)。
3、激活地基上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)
激活柱子（ealive）
/solu
esel,s,mat,,1
ealive,all
allsel
isfile,read,DYL,ist,,2,2
solve
求解之后，得到在自重作用下，地基和結(jié)構(gòu)的總的位移，應(yīng)力分布。
從上面的位移的云圖中可以簡單的看出，地基幾乎沒有豎向位移，上部的結(jié)構(gòu)（柱子）有相應(yīng)的豎向位移。應(yīng)力還是比較的正常的，于是乎平衡到這里就全部結(jié)束了。
上面的過程為了便于整個過程的完整性，便于理解。其實可以完全忽略第二個過程，直接第三步。那么這期ANSYS的地應(yīng)力平衡就到此結(jié)束了。
需要文件的小伙伴，可以關(guān)注公眾號生活中的力學(xué)仿真，然后后臺回復(fù)“ANSYS地應(yīng)力平衡”獲取相應(yīng)的模型文件和命令流。
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本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析
有限元模型如下：
打開慣性釋放，點施加固定約束。
載荷顯示：
整體位移云圖
整體等效應(yīng)力云圖
附件concre_cerig.txt為整個命令流
不平衡響應(yīng)分析在轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析中非常重要，它提供給我們兩個信息，一個是峰值轉(zhuǎn)速的大小，也稱作臨界轉(zhuǎn)速，另一個信息是過臨界時轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)。
對于基于一維梁單元的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡響應(yīng)，在ANSYS WORKBENCH中一般是使用Harmonic Response模塊進(jìn)行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實現(xiàn)的。當(dāng)選擇打開科氏效應(yīng)（coriolic effect)時，
在使用ABAQSU隱式方法進(jìn)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(jié)束得出的結(jié)果只是一個無限接近解析解的結(jié)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(jié)果增量是否滿足某個限制，當(dāng)結(jié)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(jìn)行多個步驟的迭代才能達(dá)到收斂限值，如果一個迭代步的結(jié)果無法達(dá)到收斂限值
進(jìn)行地應(yīng)力平衡的原因如下：我們建立的幾何模型一般都和工程實際情況一致，例如邊坡的幾何模型與邊坡實際尺寸相一致。但是由于邊坡的沉降和徐變作用，可以想像到，現(xiàn)在的邊坡應(yīng)該是由一個體積更大的原始邊坡在很久以前由于受到重力作用和邊界約束條件，逐漸形成了現(xiàn)今的邊坡形態(tài)。但是對于那個原始的邊坡形態(tài)，我們不得而知。假如能準(zhǔn)確知曉，我們就能夠建立原始邊坡的幾何模型，接著對邊坡施加重力和邊界條件，受力后邊坡形態(tài)應(yīng)該和現(xiàn)在的邊坡相一致
上面這張圖，用過ANSYS的朋友一定都很熟悉吧，在開始求解到求解結(jié)束的整個漫長過程中，這幅圖都會陪伴我們度過每一秒。
那么，圖中的各個曲線分別代表了什么意思呢？下面來說一說
Time=1
這是時間標(biāo)記，如果你的分析是多荷載步的，就會看到Time=1、2、3……如果在定義荷載步的過程中定義了時間的數(shù)值，那么這里就會按照用戶定義的時間顯示。時間很重要，可以在遇到程序意外錯誤的時候，通過時間數(shù)據(jù)找到
這原在多年前一位朋友向我咨詢時就應(yīng)該寫下的，結(jié)果。。。今天整理文件的時候才想起來，這習(xí)慣。。可能習(xí)慣了就好了。
上面這張圖，用過ANSYS的朋友一定都很熟悉吧，在開始求解到求解結(jié)束的整個漫長過程中，這幅圖都會陪伴我們度過每一秒。
那么，圖中的各個曲線分別代表了什么意思呢？下面來說一說
Time=1
這是時間標(biāo)記，如果你的分析是多荷載步的，就會看到Time=1、2、3……如果在定義荷載步的過程中定義了時間的數(shù)值
