ansys 判斷收斂
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys 判斷收斂的視頻教程
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(yīng)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 判斷收斂的實例教程
wx_fmt=png"> </p><p><br></p><p>并不是所有的工況都會收斂。當(dāng)各物理量的值基本不變時，即殘差很小時，工況才可能收斂。</p><p><br></p><p>但是對于瞬態(tài)，各物理量的值總是變化，如何收斂？正因如此瞬態(tài)才有時間步的概念，瞬態(tài)問題在每個時間步上都認為是穩(wěn)態(tài)，所以瞬態(tài)問題的殘差圖總是波浪線型。</p><p><br></p><p><br></p><p><strong>2. 收斂標(biāo)準(zhǔn)</strong></p><p> </p><p><strong>2.1 殘差標(biāo)準(zhǔn)</strong></p><p><br></p><p>對所有的工況，沒有統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。對于大多數(shù)問題，默認的判斷標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)足夠（For most problems, the default convergence criterion in ANSYS Fluent is sufficient. ）</p><p><strong>建議殘差達到設(shè)定值后，多算50步，確定殘差之后都是減小的趨勢。</strong></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyicRKfutZe5xPg3lTv8ADcu3WMbaibmnIkR3DeVcWx3Rmp2bmlIeuAPKZoH9IA2OwL80dj5U7qmjthQ/640?wx_fmt=png"> </p><p> </p><p> </p><p><strong>2.2 監(jiān)測物理量</strong></p><p><br></p><p>為了使結(jié)果更加精確，可根據(jù)工況輔助檢測一些物理量，如速度，流量等。<strong>當(dāng)所關(guān)心的物理量基本不變時，說明達到了收斂。
展開 收斂功能
應(yīng)力收斂曲線
網(wǎng)格細化結(jié)果
一種更實用的應(yīng)力收斂判斷方法
劃分網(wǎng)格
插入Body Sizing，CurvatureNormal Angel設(shè)置為9度（直角90度的1/10），目的是讓倒圓角位置的網(wǎng)格更密；Num Cells Across Gap默認為3，本次設(shè)置為2，目的是減少模型小面位置的網(wǎng)格數(shù)量，因為已知應(yīng)力集中不會發(fā)生在模型的小面位置，當(dāng)然也可以使用默認設(shè)置。
網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分結(jié)果如下：
網(wǎng)格狀態(tài)
等效應(yīng)力結(jié)果
如下圖所示，最大應(yīng)力出現(xiàn)倒角處，大小為204.7MPa。
等效應(yīng)力
應(yīng)力收斂分析
本文推薦的更實用的應(yīng)力收斂判斷方法是，對比節(jié)點平均應(yīng)力和節(jié)點非平均應(yīng)力，如果它們之間的差距小于3%，可認為應(yīng)力已經(jīng)收斂，如下表所示。
這種應(yīng)力收斂判斷方法更實用的理由
雖然Convergence能夠智能地定位到絕大數(shù)需要細化網(wǎng)格的位置，但如果出現(xiàn)Convergence定位錯了，那Convergence方法就會失效，如果還按照此時的求解結(jié)果作出評估，就會出現(xiàn)評估失誤。
如果分析者并不關(guān)心Convergence推薦的位置，而是關(guān)注自己指定的位置，那么Convergence方法也無法使用。分析者需要細化關(guān)注位置的網(wǎng)格，再對比節(jié)點平均應(yīng)力和節(jié)點非平均應(yīng)力的結(jié)果，以判斷應(yīng)力的收斂解，也就是本文推薦的方法。
展開 層流&湍流判斷
當(dāng)流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流。
當(dāng)流速增加到很大時，流線不再清晰可辨，流場中有許多小璇渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合，這時的流體做不規(guī)則運動，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運動稱為湍流。
通過ANSYS APDL命令流去判斷42^2=1764以內(nèi)有多少個質(zhì)數(shù)。本質(zhì)ANSYS APDL迭代的過程中沒有采取什么二分法啥的，就是從2開始，到最大數(shù)-1的遍歷。
下圖為數(shù)組中的數(shù)字，因為1不為質(zhì)數(shù)，數(shù)組里直接排除。
下面為APDL 經(jīng)典語句運行后質(zhì)數(shù)形成的數(shù)組
只是目前數(shù)組行數(shù)和前面數(shù)組一行多，無質(zhì)數(shù)的由0填充。
共計273個質(zhì)數(shù)。
下圖是由*vwrite輸出的質(zhì)數(shù)數(shù)：
1.txt中就是運行的程序。
需要判斷變量的奇偶數(shù)問題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數(shù)。搜了下，結(jié)果提示用nint(x)函數(shù)。help中說到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數(shù)一樣可以直接用來運算。nint(x)的意思是‘Nearest interger to x’，意思是說最接近x的整數(shù)。比如nint(2.1)=2，nint(2.5)=3，就相當(dāng)于四舍五入。基于此，我就用它來作為判斷奇數(shù)偶數(shù)的工具了。
實現(xiàn)的命令如下：
!change TotalNumber to even number
*if,abs(nint(TotalNumber/2)-TotalNumber/2),le,0.3,then ! 不一定是0.3， 只要是小于0.5 就可以了。
TotalNumber=TotalNumber
*else
TotalNumber=TotalNumber+1
*endif
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ansys 判斷收斂的最新內(nèi)容
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
wx_fmt=png" width="100%"></p><p><br></p><p><br></p><p>問題3：ANSYS Fluent判斷是否收斂的依據(jù)？
ANSYS采用界面單元用于復(fù)合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
。官網(wǎng)案例也沒有給出說明，缺乏相應(yīng)的理論說明。
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(dǎo)致數(shù)值計算的較大誤差
層流&湍流判斷
當(dāng)流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流。
當(dāng)流速增加到很大時，流線不再清晰可辨，流場中有許多小璇渦
<p><strong>1. Fluent迭代計算流程</strong></p><p> </p><p><strong>1.1 計算流程</strong></p><p><br></p><p>在講述收斂之前，我們先了解一下Fluent是如何進行迭代求解的。</p><p>在建模劃分網(wǎng)格后，通過一系列設(shè)置，單擊Calculation，F(xiàn)luent開始計算，其流程如下：</p><ol><li>根據(jù)初始化值，假設(shè)流場物理量初值為
通過ANSYS APDL命令流去判斷42^2=1764以內(nèi)有多少個質(zhì)數(shù)。本質(zhì)ANSYS APDL迭代的過程中沒有采取什么二分法啥的，就是從2開始，到最大數(shù)-1的遍歷。
下圖為數(shù)組中的數(shù)字，因為1不為質(zhì)數(shù)，數(shù)組里直接排除。
下面為APDL 經(jīng)典語句運行后質(zhì)數(shù)形成的數(shù)組
只是目前數(shù)組行數(shù)和前面數(shù)組一行多，無質(zhì)數(shù)的由0填充。
共計273個質(zhì)數(shù)。
下圖是由*vwrite
零部件的極限強度校核在設(shè)計研發(fā)過程中必不可少，如果零部件形狀較為復(fù)雜，可能沒有經(jīng)驗公式或者理論方法進行應(yīng)力的求解，那么無可替代要使用有限元方法進行強度校核，所以如何確定有限元應(yīng)力結(jié)果的收斂解是非常重要的
遇到的問題是需要讓變量TotalNumber為偶數(shù)，思路為如果是偶數(shù)直接TotalNumber依然是原值，如果是奇數(shù)就加1。
需要判斷變量的奇偶數(shù)問題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數(shù)。搜了下，結(jié)果提示用nint(x)函數(shù)。help中說到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數(shù)一樣可以直接用來運算。nint(x)的意思是‘Nearest interger
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(dāng)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。
