ansys 收斂系數
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys 收斂系數的視頻教程
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，經常會出現不收斂的情況。 通過調整計算子歩（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 收斂系數的實例教程
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本文介紹了在具有固定孔徑的系統建模中如何使用漸暈系數。漸暈系數可用于確定穿過無遮攔系統的光束的尺寸和形狀。結合漸暈系數也可實現此類系統的高效優化機制。
簡介
漸暈現象描述的是圖像的亮度在其邊緣相對于其中心降低的效應。
入射光束的漸暈現象一般由表面孔徑導致。它可能是設計師為限制像差而故意為之，也可能是系統中光束超過具有固定尺寸的光學組件所致的無意后果。
在OpticStudio中，您可以使用四個比例系數和正切角對此效應進行建模：VCX、VCY、VDX、VDY和TAN。
本文中給出了如何手動和自動設定漸暈系數的示例。本文還給出了一個展示漸暈系數主要作用的示例。
設置漸暈系數的值：手動設置
原則上，用戶可以為漸暈系數指定任意一組值。此功能的用途之一是構造進入光學系統的入射光束。
探究Vignetting example.ZMX文件中提供的單透鏡系統（可在本文開頭處下載此系統的文件）。在此系統中，直徑為 10 mm 的軸上圓形光束入射到透鏡上。光束的直徑由系統孔徑決定：
現在想像我們要讓尺寸為 8 x 6 mm 的橢圓光束入射到系統中，可以通過修改軸上視場點觀察到的光瞳的尺寸來實現。通過以下公式確定適當的漸暈系數 VDX 和 VDY：
和
其中P'x 和 P'y為按比例歸一化的光瞳坐標。
您可以在“設置(Setup)>編輯器(Editors)>視場數據編輯器(Field Data Editor)”中指定漸暈系數：
您可以在點列圖中觀察生成光束的形狀：
設置漸暈系數的值：自動設置
如果我們不想自己指定漸暈系數該怎么辦？
展開 本文展示了如何使用 Zernike 系數來描述系統的波前像差，并在無法使用 Zemax 黑匣子表面文件的情況下生成光學系統的簡單但準確的表示。如果您依賴于使用光學系統測量的實驗數據，但您無法獲得其處方數據，則通常會出現這種情況。(聯系我們獲取文章附件)
介紹
有時需要表示光學子系統，而不詳細了解其處方。對于一階計算，近軸透鏡就足夠了，但是當也需要波前像差時，可以使用Zernike相位系數來提供光學系統產生的波前的精確模型。
OpticStudio支持全面的黑盒功能，建議用于此目的。但是，如果無法提供 Zemax 黑匣子文件，則可以使用以下過程。
澤尼克相位數據
如果您想在不透露處方數據的情況下將像差數據分發給客戶，則可以由 OpticStudio 生成這些 Zernike 相位系數，或者如果您正在測量沒有處方數據的鏡頭，則可以通過干涉儀生成。根據您的干涉儀軟件，您可能已經擁有OpticStudio Zernike格式的數據，網格相位數據或.INT文件。OpticStudio可以處理所有這些，但在本文中，我們將僅使用Zernike數據。
Zernike相位數據表示光學系統在特定場和特定波長下性能的測量。因為有關玻璃、曲率半徑、非球面系數等的信息。不是 Zernike 數據的一部分，無法將 Zernike 數據縮放到不同的場或波長。因此，對于要模擬性能的每個（場、波長）對，您將需要一組 Zernike 相位數據。這些可以通過為每個（場，波長）組合提供一個單獨的文件或（更有可能）為每個（場，波長）對提供單獨的配置來輸入OpticStudio。
有一個重要的例外：當被建模的系統是全反射系統時，可以使用Zernike標準SAG表面來模擬給定場點的所有波長下的性能。下一期將詳細介紹此特殊情況。
展開 本文將介紹如何利用 Zernike 系數來描述光學系統的波前像差，進而在無法使用 Zemax 黑匣子表面文件時，生成一個雖簡單卻準確的光學系統表示。如果您依賴于使用光學系統測量的實驗數據，但卻無法得到該光學系統對應的處方數據，那么通常就會出現上述所提及的情況。
介紹
在某些情況下，需要對光學子系統進行表示，而無需詳細掌握其處方參數。針對一階光學計算，采用近軸透鏡模型便已足夠；然而，當涉及波前像差分析時，可借助 Zernike 相位系數構建光學系統所產生波前的精確數學模型。
OpticStudio 具備完善的黑盒功能特性，從功能適配性角度而言，建議將其用于當前任務需求。不過，若無法提供 Zemax 黑匣子文件，可參考并執行以下操作流程。
Zernike 相位數據
如果您想在不透露處方數據的情況下將像差數據分發給客戶，則可以由 OpticStudio 生成這些 Zernike 相位系數，或者如果您正在測量沒有處方數據的鏡頭，則可以通過干涉儀生成。根據您的干涉儀軟件，您可能已經擁有OpticStudio Zernike 格式的數據，網格相位數據或.INT文件。OpticStudio可以處理所有這些，但在本文中，我們將僅使用Zernike數據。
Zernike 相位數據表示光學系統在特定場和特定波長下性能的測量。因為有關玻璃、曲率半徑、非球面系數等的信息。不是 Zernike 數據的一部分，無法將 Zernike 數據縮放到不同的場或波長。因此，對于要模擬性能的每個（場、波長）對，您將需要一組 Zernike 相位數據。這些可以通過為每個（場，波長）組合提供一個單獨的文件或（更有可能）為每個（場，波長）對提供單獨的配置來輸入OpticStudio。
展開 Tribo-X inside Ansys是滑動軸承分析專用工具，具有滑動軸承剛度系數和阻尼系數計算的能力。
滑動軸承剛度和阻尼項取決于轉速或軸偏心位置，反映了不同潤滑操作條件下的動態特性，獲得的跟隨轉子角速度變化而變化的滑動軸承剛度和阻尼系數能夠無縫傳遞到轉子動力學分析模塊的軸承工具中，進行相關仿真分析使用。
一、Tribo-X inside ANSYS滑動軸承分析系統搭建
Tribo-X inside ANSYS軟件分析環境基于ANSYS Mechanical進行軸承分析的預處理和后處理，軟件安裝以后在ANSYS Mechanical中新增了一個名為Tribo-X inside ANSYS的工具欄，如圖1所示。
圖1
Tribo-X inside ANSYS分析的計算條件分為基礎邊界條件定義和高級分析求解邊界條件兩類。任何基于Tribo-X inside ANSYS工具的分析內容都首先建立在基本邊界的定義基礎上，如圖2所示。而滑動軸承剛度和阻尼系數的計算和傳遞要通過高級分析求解邊界條件進行定義，往往需要更高級的license進行支持。下面對Tribo-X的基礎邊界和高級邊界條件內容進行簡要說明。
圖2
基礎邊界條件定義簡要說明：
Pressure Supply：壓力邊界條件，用來定義潤滑油的供應區域。該區域可以在軸承或軸的表面上定義。當壓力邊界條件選擇多個面時，就可以定義多個潤滑油的供應。供油幾何形狀可以是任意的，壓力值必須為正。因此，任何類型的潤滑供應都是可以定義的。
Bearing Geometry：如圖3所示，它用于確定液體滑動軸承的位置，是確定軸承與軸之間潤滑間隙的基礎。
展開 / E1 T6 O& x. z5 L7 k' p: x請指點
5 r3 q1 _ f8 [, t/ X9 P
9 T& t7 M7 h$ ]( r我是這樣理解的例如下面的命令流:
convergence value 是收斂值，convergence norm是收斂準則。ansys可以用cnvtol命令，如：
' u# L5 V3 I$ F% Vcnvtol,f,5000,0.0005,0
cnvtol,u,10,0.001,2
其中f是指采用力結果，5000是收斂絕對值，0.0005是收斂系數，0是收斂范數。9 A# Y. S8 i2 S如果不平衡力（獨立的檢查每一個自由度）小于等于5000*0.0005（也就是2.5），并且如果位移的變化小于等于10*0.001時，認為子步是收斂的。
5 {; p2 B$ P& j$ Y- p `8 C6 ~1 BANSYS中收斂準則，程序默認力與位移共同控制，并且收斂的控制系數好像是0.001。這樣的收斂精度一般很難使塑性分析收斂，對于一般的塑性分析收斂問題，前幾個荷載步（彈性階段）用力與位移共同控制，進入塑性后用力控制或位移控制，也可以先用力后用位移控制（位移控制比較容易收斂），至于控制系數取多少，自己根據需要逐步放大直至收斂！也有人建議最后用能量來控制收斂
: A7 J+ E3 ^) j0 f3 c* I( ~收斂準則應該是指選取那種結果進行收斂判定，通常有三種選擇，分別是力（f），位移（u）、和能量。當然這三種形式可以單獨使用也可以聯合使用。收斂準則的另一層意思應該是選取什么范數形式（1、2、3范數）。一般結構通常都選取2范數格式。
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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
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通常在設計光學系統時，即便沒有詳細的處方數據（比如曲率半徑、鏡片參數等），也需要對其進行表示。本文將介紹如何利用 Zernike 系數來描述光學系統的波前像差，進而在無法使用 Zemax 黑匣子表面文件時，生成一個雖簡單卻準確的光學系統表示。如果您依賴于使用光學系統測量的實驗數據，但卻無法得到該光學系統對應的處方數據，那么通常就會出現上述所提及的情況。
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本文介紹了在具有固定孔徑的系統建模中如何使用漸暈系數。漸暈系數可用于確定穿過無遮攔系統的光束的尺寸和形狀。結合漸暈系數也可實現此類系統的高效優化機制。
簡介
漸暈現象描述的是圖像的亮度在其邊緣相對于其中心降低的效應。
入射光束的漸暈現象一般由表面孔徑導致。它可能是設計師為限制像差而故意為之，也可能是系統中光束超過具有固定尺寸的光學組件所致的無意后果
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結構剛度的大小。
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
通常需要在設計中表示光學系統，即使您沒有詳細的處方數據，如曲率半徑、眼鏡等。本文展示了如何使用 Zernike 系數來描述系統的波前像差，并在無法使用 Zemax 黑匣子表面文件的情況下生成光學系統的簡單但準確的表示。如果您依賴于使用光學系統測量的實驗數據，但您無法獲得其處方數據，則通常會出現這種情況。(聯系我們獲取文章附件)
介紹
有時需要表示光學子系統，而不詳細了解其處方
非線性問題是什么？
在日常生活中，經常會遇到結構非線性問題。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，我們將發現它們都顯示了結構非線性的基本特征—結構剛度改變。
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
Tribo-X inside Ansys是滑動軸承分析專用工具，具有滑動軸承剛度系數和阻尼系數計算的能力。
滑動軸承剛度和阻尼項取決于轉速或軸偏心位置，反映了不同潤滑操作條件下的動態特性，獲得的跟隨轉子角速度變化而變化的滑動軸承剛度和阻尼系數能夠無縫傳遞到轉子動力學分析模塊的軸承工具中，進行相關仿真分析使用。
一、Tribo-X inside ANSYS滑動軸承分析系統搭建
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
何為收斂？
Q:結構非線性靜力分析經常出現收斂這個詞，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：
談到收斂總會和穩定性聯系在一起，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果的影響的大小，當中間量的誤差對于你的數值積分的結果沒有產生影響，就說明你的積分方法是穩定的，最終你的數值積分的結果就會收斂于精確解；當中間量的誤差導致數值積分結果與精確解有很大的差別時
