ansys收斂情況的案例
有關polyflow計算粘彈性本構方程不收斂情況簡要分析
粘彈性本構方程是研究聚合物的流動性質，polyflow提供了積分型和微分型本構方程，對于初學者在運用這兩種方程的時候經常會遇到一些收斂的問題(滿足網格質量要求情況下)，下面我們簡單來分析一下這其中的原因，為了更好的說明這種現象，研究從KBKZ積分粘彈性方程來說明。
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力差，其方程中附加應力張量可分為兩個部分：T1黏彈部分，T2純黏部分
其中m(t-s)是記憶函數，反映材料的時間依賴性；i指的是第i個松弛模量，H是阻尼函數，θ是控制法向應力差比值的一個標量
在polyflow中需要定義時間松弛譜，我們定義6個松弛時間對分別如下
物理模型（全長尺寸大概200mm左右）
邊界條件
入口速度100mm/s(紅色)
計算結果
是不是很蛋疼…………………………？是的。
簡要分析：t流動≈200/100=2s,也就是說聚合物在該區域中的流動時間最多為2s（按照壁面無滑移來說的話壁面上的聚合物速度為0），那么對于松弛時間譜上1.999和2.999這兩個時間的話，polyflow到底有沒有參與計算呢？有點懷疑。因此把松弛時間譜的個數降為4個的情況繼續算.
驚奇的發現，在去掉了2個貌似不合理的時間松弛譜之后，計算收斂了。有點讓人費解，為了研究的方便，我們取兩端的壓力降來研究。當然了這過程中涉及到時間松弛譜個數的選擇。
那么我們的懷疑的對象該不該指向這個polyflow處理時間松弛譜上呢？
展開 路面不平順情況下車體振動加速度ANSYS求解(來源： ANSYS學習雜記)
問題非常簡單，直接取質量塊為隔離體，以軌道不平順作為激勵求解即可，列振動方程求解即可，但筆者想到，在實際情況中列車并非簡化如此簡單，往往簡化成多自由度體系，若涉及到下部基礎振動問題求解，還需要進行剛柔耦合分析，考慮輪軌耦合問題等，這種情況下求解析解幾乎是不可能的，只能借助數值方法求解。
為了對比正確性，筆者依舊拿此例研究軟件求解進行驗證。
ANSYS中在動力學問題已非常強大，大致為以下幾類：
一、顯式動力學：AUTODYN；LSDYNA
二、隱式動力學：瞬態分析；模態—諧響應；譜分析；隨機振動
三、多剛體動力學：Ragid Dynamics
其最根本區別為求解方法的不同，顯式算法不存在迭代與收斂的問題，求解穩定性高，但是求解代價較大，一般用于如爆炸、沖撞等類極短時間內的仿真分析。而隱式算法可能由于各種原因求解失敗，但是相對于顯示動力學來講，求解代價大大減小，像很多動力學的問題用LSDYNA與AUTODYN求解顯得大材小用了，直接隱式求解即可。多剛體動力學，顧名思義，所有的構件全部簡化為剛體，不存在變形體的問題。
筆者認為，在軌道動力學的分析中，如果只研究車體的振動，直接將車輛簡化成多剛體即可，再以不平順作為位移激勵，如果要研究下部振動，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，但是沒有必要，計算時間太長，求解代價也非常大。下面直接進入正題，具體操作過程如下所示：
1. 模型的建立
本題為單自由度體系受軌道不平順激勵，模型可簡化成如下所示結構，其中上部為車體（剛體），下部為輪對（剛體），由于本題未考慮輪對質量，故輪對可簡化為下圖所示正方體，其作用是方便施加鋼軌不平順激勵（激勵是不能施加于彈簧下側節點處的）。
2.
展開 Ansys Zemax | 如何在存在全內反射 (TIR) 的情況下應用散射
在這種情況下，圓柱管的半徑設置為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。光線現在從圓柱體中散射出來并返回到圓柱體中。探測器內部和外部的探測器現在顯示出類似的分布。
Ansys Zemax｜如何在存在全內反射 (TIR) 的情況下應用散射
在這種情況下，圓柱管的半徑設置為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。光線現在從圓柱體中散射出來并返回到圓柱體中。探測器內部和外部的探測器現在顯示出類似的分布。
ansys非線性收斂總結
材料模型不正確意味著不合理的應力應變關系，在施加載荷后往往出現不合理的結構響應，導致自由度位移過大而不收斂。具體說就是材料的EX,PRXY,金屬材料的雙線性和多線性參數等是否正確。
5）檢查結構是否有不穩定：如果我們分析的結構是一個局部或全局不穩定結果，這一點必須考慮。比如在結構變形過程中出現了屈曲、剛度突變的情況，這個錯誤是非線性不收斂的一個重要錯誤。
6）檢查接觸的設置：接觸是一個狀態非線性問題，ansys中可選的參數很多，對于不同的接觸其中的參數需要個別設置，其中主要的參數有接觸行為方式，法向罰剛度因子，pingball域，初始穿透等等。
7）檢查積分參數的設置：在瞬態分析采用完全求解方法時，默認的方法是Newmark方法，四個積分參數由γ控制，在一些特殊情況下，考慮數值衰減效果更加理想的HHT方法，或者手動設置四個積分參數（但是這必須在你非常清楚積分參數的影響和保證無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置，一旦約束方程的節點的位移不滿足方程存在的條件的話就會產生變形不合理、不收斂的情況。
，最好的方法就是從out信息中尋找突破點。
4.ANSYS的非線性收斂準則描述：
計算收斂過程圖
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,非線性收斂準則主要有力的收斂，位移的收斂，彎矩的收斂和轉角的收斂。
展開 ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀
進行非線性分析時，收斂性是大家非常關心的一個問題。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，分析設置中時間步長設置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設置“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個分析子步經過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經過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置的信息如下：
初始子步數量為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，變為0.1s。
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求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續減小時間步長并繼續求解，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，并確保分析的穩定性和準確性。
展開 ANSYS求解收斂問題
引起求解不收斂的原因很多，大致可以分為如下幾種情況：
網格劃分問題導致的不收斂
大家都知道，網格劃分的越細，求解的精度越高，但是網格越細，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格。
2.求解方法選擇不合適
對于非線性分析來說，系統默認的是稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。對于3維模型來說，預共軛梯度法是最優的算法，但當結構剛度呈現病態時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結構，SHELL單元結構，或以此為主的含3-DSOLID的結構，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結構，用預共軛梯度法；
3）、當你的結構可能出現病態時，用稀疏矩陣法；
4）、當你不知道用什么時，采用默認算法。
3.其他設置
可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。
設置足夠大的荷載步，可以更容易收斂，避免發散的出現；
設置足夠大的平衡迭代步數，默認為25，可以放大到很大(100)；
將收斂準則調整，以位移控制時調整為0.05，以力控制為0.01。
對于線性單元和無中間節點的單元（SOLID65和SOLID45），關閉EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS（在OPTIONS中）。
對于CONCRETE材料，可以關閉壓碎功能，將CONCRETE中的單軸抗壓強度設置為-1。
來源：ANSYS及Workbench加油站
展開 ansys計算不收斂
ansys計算之后出現這個錯誤，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 be caused by a bad temperature-dependent material
property used in the model.
關于ansys中收斂的介紹 ￥5
二、引起不收斂的因素
1、模型——主要是結構剛度的大小。
對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數值計算中就可能導致數值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性——忽略小剛度構件的剛度貢獻
ANSYS非線性計算的收斂和速度
ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強大的算法，一般默認即為稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。預共軛梯度法對于3-D實體結構而言是最優的算法，但當結構剛度呈現病態時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結構，SHELL單元結構，或以此為主的含3-D SOLID的結構，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結構，用預共軛梯度法；
3）、當結構可能出現病態時，用稀疏矩陣法；
4）、當不知道用什么時，可用稀疏矩陣法。
3、非線性逼近技術。在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長法。牛頓－拉普森法是我們常用的方法，收斂速度較快，但也和結構特點和步長有關。弧長法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應峰值和下降響應曲線。但也發現：在峰值點，弧長法仍可能失效，甚至在非線性計算的線性階段，它也可能會無法收斂。
為此，盡量不要從開始即激活弧長法，還是讓程序自己激活為好（否則出現莫名其妙的問題）。子步（時間步）的步長還是應適當，自動時間步長也是很有必要的。
A：如何加快計算速度
在大規模結構計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：
充分利用ANSYS MAP分網和SWEEP分網技術，盡可能獲得六面體網格，這一方面減小解題規模，另一方面提高計算精度。
在生成四面體網格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節點，可以退化為10節點四面體單元，而92號單元為10節點單元，在此情況下用92號單元將優于95號單元。
選擇正確的求解器。對大規模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機內存較大）。
展開 關于ANSYS中收斂的介紹
收斂增強工具（只針對熱分析）
ANSYS中收斂增強工具用于加速收斂，提高收斂，如果求解控制被關閉，這些工具必須謹慎選取，選取不正確會妨礙收斂。
Nonliner——Line seach 當熱傳到率有很大改變時會通過減少比例因子來增加N-R存儲的熱流向量，當有非常的非線性情況出現，如相變或熱沖擊分析，使用這個工具很有效，缺省時關閉。
Nonliner——predictor（收斂提高預測器）根據前面的結果預測溫度的結果，他在模型的非線性相應隨時間變化過程中改變平滑的情況下非常有效，ANSYS缺省條件下自動預測每個子步后的結果，預測器可以使用手工打開和關閉。
Nonliner——monitor 定義3個變量來跟蹤模型特定節點的溫度相應和范例熱流率。
展開 
轉載：怎么知道ANSYS的結果是收斂的？
最近做了一些非線性方面的計算，也遇到了非線性計算中難以收斂的問題，現在把分析時的一些感受寫出來，希望對大家有用，如果有誤，還望大家不吝指正。
ansys計算非線性時會繪出收斂圖，其中橫坐標是cumulative iterationnumber 縱坐標是absolute convergencenorm。他們分別是累積迭代次數和絕對收斂范數，用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力的范數，只有當殘差小于準則時，非線性疊代才算收斂。ansys的位移收斂是基于力的收斂的,以力為基礎的收斂提供了收斂量的絕對值，而以位移為基礎的收斂僅提供表現收斂的相對量度。一般不單獨使用位移收斂準則,否則會產生一定偏差,有些情況會造成假收斂.(ansys非線性分析指南--基本過程Page.6)。因此ansys官方建議用戶盡量以力為基礎（或力矩）的收斂誤差，如果需要也可以增加以位移為基礎的收斂檢查。ANSYS缺省是用L2范數控制收斂。其它還有L1范數和L0范數，可用CNVTOL命令設置。在計算中L2值不斷變化，若L2<crit的時候判斷為收斂了。也即不平衡力的L2范數小于設置的criterion時判斷為收斂。
由于ANSYS缺省的criterion計算是你全部變量的平方和開平方（SRSS）*valuse(你設置的值)，所以crition也有小小變化。如有需要，也可自己指定crition為某一常數，CNVTOL,F,10000,0.0001,0 就指定力的收斂控制值為10000*0.0001=1。
展開 Ansys影響非線性收斂穩定性及其速度的因素分析
在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長法。牛頓－拉普森法是常用的方法，收斂速度較快，但也和結構特點和步長有關。弧長法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應峰值和下降響應曲線。但也發現：在峰值點，弧長法仍可能失效，甚至在非線性計算的線性階段，它也可能會無法收斂。
為此，盡量不要從開始即激活弧長法，還是讓程序自己激活為好（否則出現莫名其妙的問題）。子步（時間步）的步長還是應適當，自動時間步長也是很有必要的。
4加快計算速度
在大規模結構計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：
充分利用ANSYS MAP分網和SWEEP分網技術，盡可能獲得六面體網格，這一方面減小解題規模，另一方面提高計算精度。
在生成四面體網格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節點，可以退化為10節點四面體單元，而92號單元為10節點單元，在此情況下用92號單元將優于95號單元。
選擇正確的求解器。對大規模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機內存較大）。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。
5荷載步的設置直接影響到收斂。
展開 ANSYS Mechanical 非線性結構分析的收斂性 ￥5
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結構分析的模塊，可以對線性以及非線性結構分析問題進行仿真。其中非線性問題對于 用戶都是一種挑戰，分析過程中頻繁蹦出的“errors”and“Warnings”挑戰著分析人員的耐心，結果收斂成為大家最期待的結果。如果想順利進行非線性結構分析，學會診斷不收斂問題，就顯得至關重要了。
關于ANSYS Workbench非線性分析收斂的學習筆記 ￥5
與此同時，如果在有限元分析中應用到非線性材料，無疑會對材料性能的確定、計算的設置、計算的收斂以及保證結果的精度增加難度。</li><li>幾何非線性。我們日常生活中，某些結構在載荷變化的過程中會發生突變，結構發生大變形，這將直接導致結構的響應規律發生重大變化，其中主要分為兩種，分別是大撓度和大應變。（1）大撓度：比如向上翹曲的殼零件，在很小載荷作用下發生很小的應變和位移，但當載荷作用加大，殼會向下凹陷，也就變成了小應變，大位移。（2）大應變:比如橡膠件在壓力作用下發生的變形，橡膠幾乎是不可壓縮的，應變很小，但是在拉伸時，應變很大。</li><li>狀態非線性。絕大部分有限元分析都不是簡單的零件分析，而且復雜的裝配體分析，很多的零件之間會存在接觸或者分離的狀態變化。比如齒輪的嚙合，兩個齒輪會存在接觸和分離的狀態變化，這時候結構剛度就會因為狀態變化而變化。邊界條件中的接觸就是狀態非線性的一種。</li></ol><p> 非線性無疑會增加有限元分析的難度和成本，在我們實際的模型中，以上三種非線性類型往往交叉出現，不僅具有材料非線性、幾何非線性，還有狀態非線性。對于此類問題，新手往往難以完成計算設計以實現計算收斂，下面簡單介紹相關非線性計算的收斂技巧。</p>
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