ANSYS模態(tài)仿真不收斂的案例
ansys計(jì)算不收斂
ansys計(jì)算之后出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)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.
Simcenter | STAR-CCM+ 解決歐拉多相流仿真不收斂
編者薦語(yǔ)：
Simcenter? 軟件的獨(dú)特之處在于它將系統(tǒng)仿真、3D CAE 和測(cè)試集于一身，可幫助您在早期和整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)預(yù)測(cè)所
歐拉多相流求解是出了名的難收斂，但事實(shí)上有許多參數(shù)可以用來(lái)調(diào)節(jié)以解決收斂性問(wèn)題，下面是一些典型的參數(shù)推薦值：
1. 由于相間相互作用增加了求解器的復(fù)雜性，歐拉多相計(jì)算所需的解算器下松弛因子(URF)小于單相計(jì)算中使用的松弛因子(URF)。一組典型的下松弛因子可能是：
壓力和體積分?jǐn)?shù)：0.1
速度、湍流和溫度：0.3
其他：0.5
用戶(hù)可以自行微調(diào)這些參數(shù)，以獲得最優(yōu)收斂性。如果有必要的話，可以降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。上述的這些松弛因子都是ORF（Overall Relaxation factors），對(duì)于相耦合速度、體積分?jǐn)?shù)等等這些的ORF是ERF（Explicit Relaxation Factor）和IRF（Implicit Relaxation Factor）的乘積。一般來(lái)說(shuō)減少ERF來(lái)降低ORF。
2. 對(duì)于AMG求解器，壓力使用F循環(huán)，其他使用V循環(huán)。將AMG求解器對(duì)壓力和體積分?jǐn)?shù)的收斂容差設(shè)定在1.0e-4。默認(rèn)情況下最大循環(huán)數(shù)為30個(gè)，但如果需要可以增加。
3.
展開(kāi) 仿真收斂不看殘差，看什么？
收斂表示仿真軟件已經(jīng)把流場(chǎng)反復(fù)修正到位，可以結(jié)束仿真運(yùn)算了。
如何判斷仿真是否已經(jīng)收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標(biāo)準(zhǔn)，可能把沒(méi)有收斂的錯(cuò)誤結(jié)果當(dāng)作收斂結(jié)果接受了。
收緊收斂標(biāo)準(zhǔn)，又會(huì)多運(yùn)行很多步，白白浪費(fèi)很多時(shí)間。
所以，我們希望有個(gè)放之四海而皆準(zhǔn)的收斂標(biāo)準(zhǔn)，在仿真運(yùn)行到收斂的時(shí)候，正好結(jié)束仿真。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不是一個(gè)數(shù)，不是一個(gè)公式。從把握全局標(biāo)準(zhǔn)的殘差，到追求終局目標(biāo)的設(shè)計(jì)參數(shù)，最后深挖局部觀察的流動(dòng)現(xiàn)象。從表及里，一層層剝開(kāi)。看完這三層，才敢說(shuō)是否已經(jīng)收斂。
一、全局標(biāo)準(zhǔn)
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規(guī)的收斂判斷是：殘差小到十的負(fù)四次方、負(fù)六次方……。
對(duì)于簡(jiǎn)單算例，直接用軟件給你的標(biāo)準(zhǔn)，殘差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就認(rèn)為收斂。
對(duì)于復(fù)雜算例，誰(shuí)也無(wú)法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運(yùn)行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動(dòng)。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場(chǎng)，還是在攪亂流場(chǎng)。
你猜不透，殘差下降到十的負(fù)六次方，表示流動(dòng)已經(jīng)修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。殘差只是軟件估算的整個(gè)流場(chǎng)的殘余誤差，并沒(méi)有告訴你流場(chǎng)在發(fā)生什么。
計(jì)算機(jī)不能自動(dòng)設(shè)置一個(gè)收斂準(zhǔn)則，取代你的判斷，所以你有存在的價(jià)值。
二、終局目標(biāo)
換個(gè)思路，仿真的終局目標(biāo)就是獲得設(shè)計(jì)參數(shù)。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？直接觀察你關(guān)心的參數(shù)變化。例如：阻力、升力、薄弱點(diǎn)的溫度、漩渦附近的壓強(qiáng)、摻混處的濃度。管它殘差如何，反正你又不用殘差做設(shè)計(jì)。只要你最掛念的位置沒(méi)有出問(wèn)題，你最關(guān)注的設(shè)計(jì)參數(shù)平穩(wěn)下來(lái)，這個(gè)仿真結(jié)果基本可以用了。
如果阻力還在持續(xù)下降，即使殘差再小，你也不敢說(shuō)收斂了，還要繼續(xù)運(yùn)行。
展開(kāi) 仿真收斂不看殘差，看什么？
西班牙的立體主義畫(huà)家 胡安.格里斯
收斂表示仿真軟件已經(jīng)把流場(chǎng)反復(fù)修正到位，可以結(jié)束仿真運(yùn)算了。
如何判斷仿真是否已經(jīng)收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標(biāo)準(zhǔn)，可能把沒(méi)有收斂的錯(cuò)誤結(jié)果當(dāng)作收斂結(jié)果接受了。
收緊收斂標(biāo)準(zhǔn)，又會(huì)多運(yùn)行很多步，白白浪費(fèi)很多時(shí)間。
所以，我們希望有個(gè)放之四海而皆準(zhǔn)的收斂標(biāo)準(zhǔn)，在仿真運(yùn)行到收斂的時(shí)候，正好結(jié)束仿真。
這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不是一個(gè)數(shù)，不是一個(gè)公式。從把握全局標(biāo)準(zhǔn)的殘差，到追求終局目標(biāo)的設(shè)計(jì)參數(shù)，最后深挖局部觀察的流動(dòng)現(xiàn)象。從表及里，一層層剝開(kāi)。
看完這三層，才敢說(shuō)是否已經(jīng)收斂。
一、全局標(biāo)準(zhǔn)
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規(guī)的收斂判斷是：殘差小到十的負(fù)四次方、負(fù)六次方……。
對(duì)于簡(jiǎn)單算例，直接用軟件給你的標(biāo)準(zhǔn)，殘差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就認(rèn)為收斂。
對(duì)于復(fù)雜算例，誰(shuí)也無(wú)法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運(yùn)行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動(dòng)。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場(chǎng)，還是在攪亂流場(chǎng)。
你猜不透，殘差下降到十的負(fù)六次方，表示流動(dòng)已經(jīng)修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。
殘差只是軟件估算的整個(gè)流場(chǎng)的殘余誤差，并沒(méi)有告訴你流場(chǎng)在發(fā)生什么。
大形勢(shì)與你有什么關(guān)系，大趨勢(shì)好的時(shí)候也有賠錢(qián)的，大形勢(shì)不好的時(shí)候，也有賺錢(qián)的。
殘差與你有什么關(guān)系，殘差小的時(shí)候，也有流場(chǎng)亂的，殘差大的時(shí)候，也有流場(chǎng)收斂的。
沒(méi)有人可以只用股票指數(shù)炒股賺錢(qián)。沒(méi)有人可以只用殘差判斷復(fù)雜算例收斂情況。
計(jì)算機(jī)不能自動(dòng)設(shè)置一個(gè)收斂準(zhǔn)則，取代你的判斷，所以你有存在的價(jià)值。
你抱怨的就是你存在的意義。
二、終局目標(biāo)
換個(gè)思路，仿真的終局目標(biāo)就是獲得設(shè)計(jì)參數(shù)。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？
展開(kāi) 
干貨 | 接觸非線性應(yīng)用——解決ANSYS 接觸不收斂問(wèn)題的方法
根據(jù)ANSYS的使用者反饋，針對(duì)非線性接觸問(wèn)題上的求解，經(jīng)常會(huì)有客戶(hù)出現(xiàn)不收斂的情況，在調(diào)試收斂性上花費(fèi)大量的時(shí)間。本文主要針對(duì)ANSYS 接觸不收斂問(wèn)題進(jìn)行方法上的技巧總結(jié)，希望通過(guò)本文使大家在ANSYS軟件的使用上有更好的體驗(yàn)。
ANSYS接觸不收斂的原因有非常多的原因，針對(duì)每一種不收斂問(wèn)題，選擇正確的方法都能使不收斂問(wèn)題解決變得容易起來(lái)。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(guān)的接觸對(duì)；
3、物體之間接觸剛度過(guò)大；
4、求解的載荷步較少；
5、奇異；
6、結(jié)構(gòu)發(fā)生了剛體位移；
7、結(jié)構(gòu)發(fā)生振蕩現(xiàn)象；
下面針對(duì)這些原因的解決辦法進(jìn)行詳細(xì)的講解：
1
接觸算法的選取原則
ANSYS內(nèi)部大體上包括5種算法，Pure Penalty，Augmented Lagrange，MPC，Pure Lagrange，Beam。
展開(kāi) 【有限元】案例講解結(jié)構(gòu)非線性仿真不收斂解決技巧
【有限元】案例講解結(jié)構(gòu)非線性仿真不收斂解決技巧
主要通過(guò)分析一個(gè)揚(yáng)聲器Kms(x)仿真不收斂的解決案例，來(lái)討論下有限元非線性計(jì)算時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，以及非線性計(jì)算時(shí)求解器設(shè)置。供各位參考。
昨天一個(gè)朋友用comsol分析一款支片（彈波）的Kms（x）時(shí)，用最大位移5mm計(jì)算時(shí)，收到一個(gè)錯(cuò)誤提示：“達(dá)到最大牛頓迭代次數(shù)”。只能計(jì)算到2mm。我花了點(diǎn)時(shí)間幫助他解決了一下。就以此為案例，解剖下麻雀。
Comsol復(fù)雜模型的默認(rèn)網(wǎng)格劃分/默認(rèn)求解能力和非線性的計(jì)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(wǎng)格和求解器在求解復(fù)雜非線性模型時(shí)需要根據(jù)有限元計(jì)算理論進(jìn)行一定的手動(dòng)調(diào)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(gè)力，然后計(jì)算位移，力/位移就是Kms。2.給定一個(gè)位移，然后計(jì)算其他剛性部件的反作用力，力/位移就是Kms。這兩種思路對(duì)應(yīng)的有限元軟件內(nèi)部算法也略有差異，不過(guò)一般使用專(zhuān)業(yè)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(duì)其他軟件進(jìn)行非線性仿真時(shí)出現(xiàn)不收斂也是適用的。
我的解決思路是這樣的：
1. 檢查結(jié)果。支片在2mm時(shí)顯然未拉伸至最大，所以不是因?yàn)樽冃芜^(guò)大造成不收斂。
2. 檢查求解記錄。通過(guò)查看求解器的收斂曲線，發(fā)現(xiàn)未相對(duì)誤差經(jīng)過(guò)25次迭代之后未達(dá)到0.001，從而顯示不收斂。
3. 檢查參數(shù)。這個(gè)案例用的是給定一個(gè)位移，然后計(jì)算反作用力的方法。Comsol采用參數(shù)化掃描時(shí)，需要避開(kāi)位移0點(diǎn)，否則Kms計(jì)算會(huì)出錯(cuò)。所以位移設(shè)置修改為從-5.01mm計(jì)算到5mm。
4. 檢查物理場(chǎng)邊界/載荷設(shè)置。
展開(kāi) Ansys非線性不收斂10大對(duì)策：讓你有“跡”可循，有“法”可醫(yī)
l 檢查結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)：如果我們分析的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)變形過(guò)程中出現(xiàn)了屈曲、剛度突變的情況，也是非線性不收斂的一個(gè)重要原因，此時(shí)需要采取增加增加結(jié)構(gòu)阻尼或者使用弧長(zhǎng)法來(lái)克服此類(lèi)問(wèn)題。
l 檢查接觸的設(shè)置：接觸是一個(gè)狀態(tài)非線性問(wèn)題，很多結(jié)構(gòu)不收斂的原因主要由接觸引起，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整不同的接觸參數(shù)來(lái)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(cè)方法等等。
l 檢查非線性求解器的選擇：Ansys默認(rèn)的求解方法是迭代法（iterative），該方法求解快，需要內(nèi)存較少，大多數(shù)情況，該方法是可行的。但有時(shí)候?yàn)榱俗非缶雀撸哂恤敯粜裕苯拥ǎ╠irect）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(duì)求解器，針對(duì)接觸有更新、更好的設(shè)置。例如隨著版本不斷更新，ANSYS陸續(xù)增加了自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)、接觸剛度指數(shù)迭代技術(shù)、半隱式算法等等來(lái)幫助客戶(hù)應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的收斂問(wèn)題。
總結(jié)
仿真分析中我們經(jīng)常會(huì)使用非線性分析來(lái)解決工程中的實(shí)際問(wèn)題，其中遇到的不收斂問(wèn)題是一件讓人非常“頭疼”的事情。ANSYS Mechanical具有很強(qiáng)的非線性分析計(jì)算能力，針對(duì)狀況百出的非線性不收斂問(wèn)題具有不同的應(yīng)對(duì)策略，某種程度上讓我們解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，能有“跡”可循，有“法”可醫(yī)。
展開(kāi) AnsysWB-新能源車(chē)載DCDC控制器模態(tài)仿真 ￥15
[圖片]
【4月19-22日 無(wú)錫】ANSYS Workbench電機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模態(tài)、振動(dòng)仿真實(shí)例
背景
電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括四個(gè)方面，一是確定電機(jī)的防護(hù)形式、軸承型式和數(shù)目、軸伸型式和數(shù)目、安裝方式和冷卻系統(tǒng)等；二是確定電機(jī)某零部件具體的結(jié)構(gòu)型式、形狀和具體尺寸，使用的材料；三是確定電機(jī)機(jī)械聯(lián)接的零部件之間的聯(lián)接方式；四是核算電機(jī)零部件的機(jī)械性能，包括強(qiáng)度、剛度、變形等的計(jì)算；而這幾部分內(nèi)容之間是有相互關(guān)系和相互影響，需要電機(jī)結(jié)構(gòu)工程師考慮充分及計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題準(zhǔn)確，計(jì)算結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題準(zhǔn)確往往需要使用當(dāng)下有限元等仿真方法。
先進(jìn)的仿真平臺(tái)ANSYS Workbench是能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、模態(tài)、諧響應(yīng)、振動(dòng)等仿真，Workbench獨(dú)特的項(xiàng)目圖形化界面把整個(gè)仿真過(guò)程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場(chǎng)耦合分析，通過(guò)電磁場(chǎng)與電場(chǎng)、電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)和電磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)等物理場(chǎng)相互耦合分析產(chǎn)品，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能減少產(chǎn)品問(wèn)題。特舉辦“ANSYS Workbench電機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模態(tài)、振動(dòng)仿真實(shí)例”培訓(xùn)。詳情請(qǐng)參見(jiàn)第四部分“內(nèi)容大綱”。
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：2019年4月19日-4月22日（第一天報(bào)到，授課3天）
地點(diǎn)：江蘇*無(wú)錫
主講專(zhuān)家
該課程講師，具有13年電機(jī)設(shè)計(jì)及仿真分析經(jīng)驗(yàn)，具備電機(jī)結(jié)構(gòu)及電磁等多物理場(chǎng)耦合仿真分析能力，一直對(duì)外提供技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)，具有扎實(shí)的數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件。培訓(xùn)40多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
內(nèi)容大綱
報(bào)名費(fèi)用
標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
展開(kāi) 不銹鋼表面Fe-Al梯度涂層的ANSY殘余應(yīng)力仿真分析
而對(duì)于ansy軟件的使用，需要使用者對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)都有很深刻的認(rèn)識(shí)，需要你不斷地在實(shí)踐中運(yùn)用于學(xué)習(xí)。
本案例講述的是在316L不銹鋼表面沉積Fe-Al功能涂層后，利用ansys仿真在Fe-Al涂層沉積完畢冷卻后在基體和圖層內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
在這個(gè)案例里面，你將掌握軸對(duì)稱(chēng)單元的應(yīng)用、熱結(jié)構(gòu)耦合方式的求解、瞬態(tài)分析的步長(zhǎng)等基礎(chǔ)知識(shí)。
基體和圖層內(nèi)部的殘余應(yīng)力是由于溫度冷卻的不一致而引起的。屬于熱—結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)問(wèn)題。在ansys里面，求解耦合場(chǎng)問(wèn)題，有兩種方式，一種是直接耦合，熱與結(jié)構(gòu)耦合方程同時(shí)求解，要用到熱—結(jié)構(gòu)耦合單元。另一種是間接求解方式，求解分兩步走，第一步求解溫度場(chǎng)，第二步在求解溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上根據(jù)熱膨脹系數(shù)求解應(yīng)力場(chǎng)，分別用到熱單元和結(jié)構(gòu)單元。本案例中采用間接求解的方式。
為了使求解問(wèn)題簡(jiǎn)單化，同時(shí)不偏離實(shí)際過(guò)程。考慮到降溫過(guò)程材料的非線性變化，對(duì)模型我們要做以下假設(shè)：（1）涂層在制備時(shí)溫度處于應(yīng)力自由狀態(tài)（2）涂層在制備過(guò)程中不產(chǎn)生塑性變形或蠕變（3）不考慮材料相變引起的熱問(wèn)題（4）假設(shè)涂層與基體、涂層與涂層之間不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。
模型為圓柱形，不銹鋼基體尺寸為φ25×0.8mm，涂層的厚度為2μm，涂層從下往上依次為Fe3Al、FeAl、Fe2Al5、FeAl3。采用軸對(duì)稱(chēng)方式進(jìn)行模型的建立，熱單元選用平面四節(jié)點(diǎn)單元plane55，網(wǎng)格的劃分采用映射網(wǎng)格劃分方式。在求解溫度場(chǎng)的分布之后，利用ETCHG,TTS命令轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)求解，同時(shí)利用LDREAD,TEMP,,,t,
,'l','rth',' '讀入熱分析的計(jì)算結(jié)果，作為應(yīng)力求解的載荷條件，熱應(yīng)力的求解參考溫度為680℃。
以下是求解的分析結(jié)果。
展開(kāi) ansys和LS-DYNA進(jìn)行聯(lián)合軌道動(dòng)靜態(tài)仿真對(duì)比（加上軌道不平順）
其中速度為160km/h（44.44m/s）
*boundary_prescribed_motion_rigid
5 3 0 3 44.44 0 1e+28 0.3
下面來(lái)看結(jié)果
1.在沒(méi)有加入軌道不平順：
輪軌力
可以看出在靜止的3s中輪子的力穩(wěn)定在69.9kN這和加載的力和輪子的自重的和相等（軸重為14t）為了區(qū)分有砟軌道區(qū)，阻尼加的有點(diǎn)大，動(dòng)態(tài)的輪軌力為76.6kN.
輪子垂向位移：
其中輪子的垂向位移為，間隔0.6m的余弦波形圖。
鋼軌和軌枕的垂向位移：
其中鋼軌垂向位移為0.877mm其中軌枕為0.465mm，為了驗(yàn)證位移的正確性，在ANSYS中進(jìn)行靜力計(jì)算，采用兩對(duì)個(gè)力模型軸重14t的轉(zhuǎn)向架對(duì)軌道的力進(jìn)行加載結(jié)果如圖為0.9mm
加入軌道不平順的軌道模型：
為了接近仿真的真實(shí)性，加入軌道不平順如圖，
其中加入軌道不平順后輪軌力如圖：
其中靜止時(shí)也是69.9kN，動(dòng)態(tài)最大為96.8kN，加入不平順后對(duì)輪軌力的影響較大。
鋼軌和軌枕位移：
其中軌枕和鋼軌垂向位移好像沒(méi)變，很奇怪。希望大佬批評(píng)指正。希望使用ls-dyna的人一起交流。我群號(hào) 198456828
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