ansys收斂情況
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys收斂情況的視頻教程
Ansys workbench不收斂解決方案
我們?cè)谟?em>ansys workbench進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，對(duì)于大型模型，尤其是非線性計(jì)算時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不收斂的情況。 通過(guò)調(diào)整計(jì)算子歩（substep）也沒(méi)有起到良好的效果。 那么我們應(yīng)該如何操作才能使計(jì)算收斂，以得到我們的最終解呢？ 讓這次課程來(lái)告訴你答案。
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ansys收斂情況的實(shí)例教程
粘彈性本構(gòu)方程是研究聚合物的流動(dòng)性質(zhì)，polyflow提供了積分型和微分型本構(gòu)方程，對(duì)于初學(xué)者在運(yùn)用這兩種方程的時(shí)候經(jīng)常會(huì)遇到一些收斂的問(wèn)題(滿足網(wǎng)格質(zhì)量要求情況下)，下面我們簡(jiǎn)單來(lái)分析一下這其中的原因，為了更好的說(shuō)明這種現(xiàn)象，研究從KBKZ積分粘彈性方程來(lái)說(shuō)明。
polyflow中KBKZ粘彈性方程
K-BKZ模型能夠很好地描述粘彈性流體剪切變稀，拉伸黏度，以及彈性方面的第一第二法向應(yīng)力差，其方程中附加應(yīng)力張量可分為兩個(gè)部分：T1黏彈部分，T2純黏部分
其中m(t-s)是記憶函數(shù)，反映材料的時(shí)間依賴性；i指的是第i個(gè)松弛模量，H是阻尼函數(shù)，θ是控制法向應(yīng)力差比值的一個(gè)標(biāo)量
在polyflow中需要定義時(shí)間松弛譜，我們定義6個(gè)松弛時(shí)間對(duì)分別如下
物理模型（全長(zhǎng)尺寸大概200mm左右）
邊界條件
入口速度100mm/s(紅色)
計(jì)算結(jié)果
是不是很蛋疼…………………………？是的。
簡(jiǎn)要分析：t流動(dòng)≈200/100=2s,也就是說(shuō)聚合物在該區(qū)域中的流動(dòng)時(shí)間最多為2s（按照壁面無(wú)滑移來(lái)說(shuō)的話壁面上的聚合物速度為0），那么對(duì)于松弛時(shí)間譜上1.999和2.999這兩個(gè)時(shí)間的話，polyflow到底有沒(méi)有參與計(jì)算呢？有點(diǎn)懷疑。因此把松弛時(shí)間譜的個(gè)數(shù)降為4個(gè)的情況繼續(xù)算.
驚奇的發(fā)現(xiàn)，在去掉了2個(gè)貌似不合理的時(shí)間松弛譜之后，計(jì)算收斂了。有點(diǎn)讓人費(fèi)解，為了研究的方便，我們?nèi)啥说膲毫祦?lái)研究。當(dāng)然了這過(guò)程中涉及到時(shí)間松弛譜個(gè)數(shù)的選擇。
那么我們的懷疑的對(duì)象該不該指向這個(gè)polyflow處理時(shí)間松弛譜上呢？
展開(kāi) 問(wèn)題非常簡(jiǎn)單，直接取質(zhì)量塊為隔離體，以軌道不平順作為激勵(lì)求解即可，列振動(dòng)方程求解即可，但筆者想到，在實(shí)際情況中列車并非簡(jiǎn)化如此簡(jiǎn)單，往往簡(jiǎn)化成多自由度體系，若涉及到下部基礎(chǔ)振動(dòng)問(wèn)題求解，還需要進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治觯紤]輪軌耦合問(wèn)題等，這種情況下求解析解幾乎是不可能的，只能借助數(shù)值方法求解。
為了對(duì)比正確性，筆者依舊拿此例研究軟件求解進(jìn)行驗(yàn)證。
ANSYS中在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題已非常強(qiáng)大，大致為以下幾類：
一、顯式動(dòng)力學(xué)：AUTODYN；LSDYNA
二、隱式動(dòng)力學(xué)：瞬態(tài)分析；模態(tài)—諧響應(yīng)；譜分析；隨機(jī)振動(dòng)
三、多剛體動(dòng)力學(xué)：Ragid Dynamics
其最根本區(qū)別為求解方法的不同，顯式算法不存在迭代與收斂的問(wèn)題，求解穩(wěn)定性高，但是求解代價(jià)較大，一般用于如爆炸、沖撞等類極短時(shí)間內(nèi)的仿真分析。而隱式算法可能由于各種原因求解失敗，但是相對(duì)于顯示動(dòng)力學(xué)來(lái)講，求解代價(jià)大大減小，像很多動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題用LSDYNA與AUTODYN求解顯得大材小用了，直接隱式求解即可。多剛體動(dòng)力學(xué)，顧名思義，所有的構(gòu)件全部簡(jiǎn)化為剛體，不存在變形體的問(wèn)題。
筆者認(rèn)為，在軌道動(dòng)力學(xué)的分析中，如果只研究車體的振動(dòng)，直接將車輛簡(jiǎn)化成多剛體即可，再以不平順作為位移激勵(lì)，如果要研究下部振動(dòng)，則直接顯示求解即可，軌道上部仍作為剛體，軌道下部取成變形體即可，或者用LSDYNA求解，但是沒(méi)有必要，計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，求解代價(jià)也非常大。下面直接進(jìn)入正題，具體操作過(guò)程如下所示：
1. 模型的建立
本題為單自由度體系受軌道不平順激勵(lì)，模型可簡(jiǎn)化成如下所示結(jié)構(gòu)，其中上部為車體（剛體），下部為輪對(duì)（剛體），由于本題未考慮輪對(duì)質(zhì)量，故輪對(duì)可簡(jiǎn)化為下圖所示正方體，其作用是方便施加鋼軌不平順激勵(lì)（激勵(lì)是不能施加于彈簧下側(cè)節(jié)點(diǎn)處的）。
2.
展開(kāi) 在這種情況下，圓柱管的半徑設(shè)置為4.98毫米，或比定義光管的圓柱體積小20微米。散射函數(shù)放置在圓柱管上，而不是放置在圓柱體本身上。
新的3D布局圖如下所示。光線現(xiàn)在從圓柱體中散射出來(lái)并返回到圓柱體中。探測(cè)器內(nèi)部和外部的探測(cè)器現(xiàn)在顯示出類似的分布。
在這種情況下，圓柱管的半徑設(shè)置為4.98毫米，或比定義光管的圓柱體積小20微米。散射函數(shù)放置在圓柱管上，而不是放置在圓柱體本身上。
新的3D布局圖如下所示。光線現(xiàn)在從圓柱體中散射出來(lái)并返回到圓柱體中。探測(cè)器內(nèi)部和外部的探測(cè)器現(xiàn)在顯示出類似的分布。
材料模型不正確意味著不合理的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，在施加載荷后往往出現(xiàn)不合理的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，導(dǎo)致自由度位移過(guò)大而不收斂。具體說(shuō)就是材料的EX,PRXY,金屬材料的雙線性和多線性參數(shù)等是否正確。
5）檢查結(jié)構(gòu)是否有不穩(wěn)定：如果我們分析的結(jié)構(gòu)是一個(gè)局部或全局不穩(wěn)定結(jié)果，這一點(diǎn)必須考慮。比如在結(jié)構(gòu)變形過(guò)程中出現(xiàn)了屈曲、剛度突變的情況，這個(gè)錯(cuò)誤是非線性不收斂的一個(gè)重要錯(cuò)誤。
6）檢查接觸的設(shè)置：接觸是一個(gè)狀態(tài)非線性問(wèn)題，ansys中可選的參數(shù)很多，對(duì)于不同的接觸其中的參數(shù)需要個(gè)別設(shè)置，其中主要的參數(shù)有接觸行為方式，法向罰剛度因子，pingball域，初始穿透等等。
7）檢查積分參數(shù)的設(shè)置：在瞬態(tài)分析采用完全求解方法時(shí)，默認(rèn)的方法是Newmark方法，四個(gè)積分參數(shù)由γ控制，在一些特殊情況下，考慮數(shù)值衰減效果更加理想的HHT方法，或者手動(dòng)設(shè)置四個(gè)積分參數(shù)（但是這必須在你非常清楚積分參數(shù)的影響和保證無(wú)條件收斂的情況下才可以）。
8）檢查非線性求解器的選擇：ansys默認(rèn)的求解方法是iterative，即迭代法，即Newton-Raphson迭代，很多情況下該方法是可行的，但有時(shí)候直接迭代法direct能更好的收斂。
9）變形分析中約束方程的設(shè)置，一旦約束方程的節(jié)點(diǎn)的位移不滿足方程存在的條件的話就會(huì)產(chǎn)生變形不合理、不收斂的情況。
，最好的方法就是從out信息中尋找突破點(diǎn)。
4.ANSYS的非線性收斂準(zhǔn)則描述：
計(jì)算收斂過(guò)程圖
2 t# ] W* ?& N& Z" s' ^' {6 V8 BCNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF. U5 b
6 g$ K' U+ [$ K2 t% v* W KANSYS中,非線性收斂準(zhǔn)則主要有力的收斂，位移的收斂，彎矩的收斂和轉(zhuǎn)角的收斂。
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概述
在本文中，我們將展示如何利用虛擬表面來(lái)對(duì)具有全內(nèi)反射 (TIR) 的物體進(jìn)行建模，同時(shí)保持其他獨(dú)特的表面特性，例如粗糙的表面結(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)介
在OpticStudio中，全內(nèi)反射 (TIR) 在其他表面屬性（例如散射）之前應(yīng)用于表面。在嘗試對(duì)包含光學(xué)粗糙表面的光管或光纖進(jìn)行建模時(shí)，這可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。此類元件依賴于TIR，但由于表面粗糙度而無(wú)法實(shí)現(xiàn)完美的
ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀10個(gè)月前
進(jìn)行非線性分析時(shí)，收斂性是大家非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。在Ansys workbench中，可以通過(guò)Details of “Solution Information”中選擇“Solution Output=Force Convergence”來(lái)查看收斂情況，其中，最直觀的莫過(guò)于力收斂曲線了。
Solution Output選項(xiàng)
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(jiǎn)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(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)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(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差
在本文中，我們將展示如何利用虛擬表面來(lái)對(duì)具有全內(nèi)反射 (TIR) 的物體進(jìn)行建模，同時(shí)保持其他獨(dú)特的表面特性，例如粗糙的表面結(jié)構(gòu)。
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簡(jiǎn)介
在OpticStudio中，全內(nèi)反射 (TIR) 在其他表面屬性（例如散射）之前應(yīng)用于表面。在嘗試對(duì)包含光學(xué)粗糙表面的光管或光纖進(jìn)行建模時(shí)，這可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。此類元件依賴于TIR，但由于表面粗糙度而無(wú)法實(shí)現(xiàn)完美的
非線性問(wèn)題是什么？
在日常生活中，經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)構(gòu)非線性問(wèn)題。例如，當(dāng)用釘書(shū)針釘紙張時(shí)，金屬釘書(shū)釘將永久地彎曲成一個(gè)不同的形狀(圖 1a)；在一個(gè)木架上放置重物，隨著時(shí)間的推移木架將越來(lái)越下垂(圖 1b)；汽車或卡車上裝載貨物時(shí)，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(huà)出來(lái)，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(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)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(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛度構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)
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
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(gè)詞，如：收斂容限，收斂準(zhǔn)則，收斂的解，位移收斂檢驗(yàn)等
A: 個(gè)人是這樣理解的：
談到收斂總會(huì)和穩(wěn)定性聯(lián)系在一起，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是在進(jìn)行求解過(guò)程中的一些中間值的誤差對(duì)于結(jié)果的影響的大小，當(dāng)中間量的誤差對(duì)于你的數(shù)值積分的結(jié)果沒(méi)有產(chǎn)生影響，就說(shuō)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(huì)收斂于精確解；當(dāng)中間量的誤差導(dǎo)致數(shù)值積分結(jié)果與精確解有很大的差別時(shí)
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結(jié)構(gòu)分析的模塊，可以對(duì)線性以及非線性結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題進(jìn)行仿真。其中非線性問(wèn)題對(duì)于 用戶都是一種挑戰(zhàn)，分析過(guò)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(jìn)行非線性結(jié)構(gòu)分析，學(xué)會(huì)診斷不收斂問(wèn)題，就顯得至關(guān)重要了。
筆者在學(xué)習(xí)振動(dòng)理論的過(guò)程中，看到一個(gè)例題，問(wèn)題描述如下：
假定車輛在不平順軌道上勻速行駛，設(shè)車體的質(zhì)量為1000kg，懸掛的剛度k=350kN/m,阻尼比為0.5，車速為100km/h，軌道不平順呈正弦波形，可表示為y=asin(2*pi/l*s),其中波長(zhǎng)l=5m，a=2mm。求車體的振動(dòng)加速度。簡(jiǎn)化后的模型如下圖所示（懶，不想畫(huà)圖）。
問(wèn)題非常簡(jiǎn)單，直接取質(zhì)量塊為隔離體
