ansys 收斂誤差
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys 收斂誤差的視頻教程
Ansys workbench不收斂解決方案
我們在用ansys workbench進行仿真計算時，對于大型模型，尤其是非線性計算時，經(jīng)常會出現(xiàn)不收斂的情況。 通過調(diào)整計算子歩（substep）也沒有起到良好的效果。 那么我們應該如何操作才能使計算收斂，以得到我們的最終解呢？ 讓這次課程來告訴你答案。
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ansys 收斂誤差的實例教程
ANSYS 分析結(jié)果評估與誤差分析
分析結(jié)果評價與誤差分析.part1.rar
分析結(jié)果評價與誤差分析.part2.rar
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F' s這個也可以不稱作判據(jù))
& H4 @# F- J% y* @ G0 I滿足以上條件，則非線性分析收斂。
ansys計算非線性時會繪出收斂圖，該圖是對你計算過程的一個記錄，是對計算過程的直觀認識。其中橫坐標是cumulative iteration number ，是累積迭代次數(shù)；縱坐標是absolute convergence norm，絕對收斂范數(shù)，由他們來判斷非線性分析是否收斂。
ansys在每荷載步的迭代中計算非線性的收斂判別準則和計算殘差。其中計算殘差是所有單元內(nèi)力的范數(shù)，只有當殘差小于準則時，非線性疊代才算收斂。ansys默認的收斂準則是將不平衡力的SRSS與VALUEYOLER的值進行比較，對力或力矩進行收斂檢查。也可以添加位移收斂準則。ansys的位移收斂是基于力的收斂的,以力為基礎(chǔ)的收斂提供了收斂量的絕對值，而以位移為基礎(chǔ)的收斂僅提供表現(xiàn)收斂的相對量度。一般不單獨使用位移收斂準則,否則會產(chǎn)生一定偏差,有些情況會造成假收斂。因此ansys官方建議用戶盡量以力（或力矩）為基礎(chǔ)的收斂準則，如果需要也可以增加以位移為基礎(chǔ)的收斂檢查。
對于多自由度體系的收斂檢查，ANSYS提供了三種不同的矢量范數(shù)用于收斂檢查：無限范數(shù)、L1范數(shù)、L2范數(shù)。ANSYS缺省是用L2范數(shù)控制收斂。在圖形右邊表示的就是你這次計算使用的收斂準則——crit、L2分別是按照兩種收斂準則計算出來的誤差量。F CRIT－收斂標準；F L2－誤差范數(shù)，按照L2收斂準則計算出來的力的誤差量（迭代計算中的概念）。M表示力矩。TIME是與定義的子步與子步數(shù)的過程反映。由TIME 和NSUBST命令控制。
3.繪制收斂圖
結(jié)束后會顯示收斂圖，如果你把它弄消失了，就無法再查看了。只有再算一次。所有小心操作！不過收斂圖不怎么重要，只是模型計算過程的記錄。
展開 進行非線性分析時，收斂性是大家非常關(guān)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，只要“計算的力收斂曲線”落在“力收斂準則”曲線之下，就表示該載荷步或子步收斂了。
該模型中有兩個載荷步，分析設(shè)置中時間步長設(shè)置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設(shè)置“Solution Output= Solve Output”查看計算輸出信息，從其中可以更詳細地看到收斂情況。
可以將計算輸出的信息與力收斂曲線圖對比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個載荷步中，第1個分析子步經(jīng)過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經(jīng)過4個分析子步，第1個載荷步完成加載并收斂。第2個載荷步程序自動設(shè)置的信息如下：
初始子步數(shù)量為5，載荷步的分析時間為1s，因此初始的時間步長為0.2s。
第2個載荷步的第1個分析子步，經(jīng)過25次計算迭代后，還不收斂。程序進行自動二分，將時間步長除以2，變?yōu)?.1s。
自動二分是一種用于解決非線性分析過程中收斂困難的策略。當收斂失敗發(fā)生在某個子步中，程序會自動減小時間步長，通常是前一個步長的一半左右。然后，程序會從前一個成功收斂的時間子步繼續(xù)求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續(xù)減小時間步長并繼續(xù)求解，直到達到收斂或達到指定的最小時間步長值。這種方法有助于逐步逼近正確解，并確保分析的穩(wěn)定性和準確性。
展開 引起求解不收斂的原因很多，大致可以分為如下幾種情況：
網(wǎng)格劃分問題導致的不收斂
大家都知道，網(wǎng)格劃分的越細，求解的精度越高，但是網(wǎng)格越細，求解時占用的電腦空間就越大，求解所需的時間也越長。網(wǎng)格劃分的比較粗時，可能會引起不收斂，解決的方法就是在受力或有明顯作用的地方進行局部細化網(wǎng)格。
2.求解方法選擇不合適
對于非線性分析來說，系統(tǒng)默認的是稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計算默認波前法外）。對于3維模型來說，預共軛梯度法是最優(yōu)的算法，但當結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-DSOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預共軛梯度法；
3）、當你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時，用稀疏矩陣法；
4）、當你不知道用什么時，采用默認算法。
3.其他設(shè)置
可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。
設(shè)置足夠大的荷載步，可以更容易收斂，避免發(fā)散的出現(xiàn)；
設(shè)置足夠大的平衡迭代步數(shù)，默認為25，可以放大到很大(100)；
將收斂準則調(diào)整，以位移控制時調(diào)整為0.05，以力控制為0.01。
對于線性單元和無中間節(jié)點的單元（SOLID65和SOLID45），關(guān)閉EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS（在OPTIONS中）。
對于CONCRETE材料，可以關(guān)閉壓碎功能，將CONCRETE中的單軸抗壓強度設(shè)置為-1。
來源：ANSYS及Workbench加油站
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進行非線性分析時，收斂性是大家非常關(guān)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
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結(jié)構(gòu)剛度的大小。
對于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導致數(shù)值計算的較大誤差
本文我們介紹了如何使用周期性空間頻率表面來建模旋轉(zhuǎn)對稱曲面的不規(guī)則度(例如由于金剛石車削而產(chǎn)生的不規(guī)則度)。
具體方法為使用專用的自定義序列模式表面DLL（常規(guī)偶次非球面結(jié)合Zernike項與矢高周期變化得到）建模該中空間頻率表面。我們將使用中頻面周期性不規(guī)則度對非球面單透鏡和一個天塞物鏡 (Tessar Objective) 進行表面不規(guī)則度的評估和公差分析。
作者 Katsumoto
非線性問題是什么？
在日常生活中，經(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)非線性問題。例如，當用釘書針釘紙張時，金屬釘書釘將永久地彎曲成一個不同的形狀(圖 1a)；在一個木架上放置重物，隨著時間的推移木架將越來越下垂(圖 1b)；汽車或卡車上裝載貨物時，輪胎和下面路面間接觸面將隨貨物重量變化(圖 1c)。如果將上述例子的載荷變形曲線畫出來，我們將發(fā)現(xiàn)它們都顯示了結(jié)構(gòu)非線性的基本特征—結(jié)構(gòu)剛度改變。
二、引起不收斂的因素
1、模型——主要是結(jié)構(gòu)剛度的大小。
對于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導致數(shù)值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛度構(gòu)件的剛度貢獻
ansys計算之后出現(xiàn)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
何為收斂？
Q:結(jié)構(gòu)非線性靜力分析經(jīng)常出現(xiàn)收斂這個詞，如：收斂容限，收斂準則，收斂的解，位移收斂檢驗等
A: 個人是這樣理解的：
談到收斂總會和穩(wěn)定性聯(lián)系在一起，簡單的說，就是在進行求解過程中的一些中間值的誤差對于結(jié)果的影響的大小，當中間量的誤差對于你的數(shù)值積分的結(jié)果沒有產(chǎn)生影響，就說明你的積分方法是穩(wěn)定的，最終你的數(shù)值積分的結(jié)果就會收斂于精確解；當中間量的誤差導致數(shù)值積分結(jié)果與精確解有很大的差別時
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結(jié)構(gòu)分析的模塊，可以對線性以及非線性結(jié)構(gòu)分析問題進行仿真。其中非線性問題對于 用戶都是一種挑戰(zhàn)，分析過程中頻繁蹦出的“errors”and“Warnings”挑戰(zhàn)著分析人員的耐心，結(jié)果收斂成為大家最期待的結(jié)果。如果想順利進行非線性結(jié)構(gòu)分析，學會診斷不收斂問題，就顯得至關(guān)重要了。
<p> 有限元分析可以簡單地分為線性與非線性分析，其中線性分析是基于外載荷與模型響應的線性關(guān)系，非線性則是以上兩者的非線性關(guān)系。非線性分析主要分為三種類型，材料非線性、幾何非線性以及狀態(tài)非線性。下面簡單描述三種非線性的范圍。<strong>（可能有所欠缺，歡迎指正，不定期更新）</strong></p><div contenteditable="false
引起求解不收斂的原因很多，大致可以分為如下幾種情況：
網(wǎng)格劃分問題導致的不收斂
大家都知道，網(wǎng)格劃分的越細，求解的精度越高，但是網(wǎng)格越細，求解時占用的電腦空間就越大，求解所需的時間也越長。網(wǎng)格劃分的比較粗時，可能會引起不收斂，解決的方法就是在受力或有明顯作用的地方進行局部細化網(wǎng)格。
2.求解方法選擇不合適
對于非線性分析來說，系統(tǒng)默認的是稀疏矩陣法
