ansys收斂控制的案例
ABAQUS收斂調(diào)整(3):位移控制加載還是力量控制?
初學(xué)者常常會(huì)得到這樣一條經(jīng)驗(yàn)建議:有些場(chǎng)合可以采用位移控制的方式（displacement-control）來替代力量控制(Load-control)的方式來改善收斂。
在我們的實(shí)際案例中，也確實(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)力量加載不收斂，換做位移控制就收斂了，為什么？哪種狀況適合采用使用位移加載代替力量加載的策略來提高收斂的順暢性呢？
請(qǐng)參考如下案例，此例為Abaqus自帶的典型案例分析中一個(gè)關(guān)于接觸穩(wěn)定與載荷的平衡問題，10KN的張緊力作用在螺母上（對(duì)稱模型的半螺母5KN）來緊固輪轂輪邊：
Figure-1:輪轂輪邊的緊固接觸
初次求解，增量步長(zhǎng)減小五次后仍無法求解，分析終止。
從job monitor中查看Message File或從工作目錄下打開相關(guān)job的.msg文件查看提示的Error信息，看到數(shù)值奇異的警告提示：
******************************************
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE
HALFHUB-1.535 D.O.F. 1 RATIO = 115.819E+12 .
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
展開 [非線性]ABAQUS收斂調(diào)整:位移控制加載還是力量控制?
初學(xué)者常常會(huì)得到這樣一條經(jīng)驗(yàn)建議:有些場(chǎng)合可以采用位移控制的方式（displacement-control）來替代力量控制(Load-control)的方式來改善收斂。
在我們的實(shí)際案例中，也確實(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)力量加載不收斂，換做位移控制就收斂了，為什么？哪種狀況適合采用使用位移加載代替力量加載的策略來提高收斂的順暢性呢？
請(qǐng)參考如下案例，此例為Abaqus自帶的典型案例分析中一個(gè)關(guān)于接觸穩(wěn)定與載荷的平衡問題，10KN的張緊力作用在螺母上（對(duì)稱模型的半螺母5KN）來緊固輪轂輪邊：
Figure-1:輪轂輪邊的緊固接觸
初次求解，增量步長(zhǎng)減小五次后仍無法求解，分析終止。
從job monitor中查看Message File或從工作目錄下打開相關(guān)job的.msg文件查看提示的Error信息，看到數(shù)值奇異的警告提示：
******************************************
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE
HALFHUB-1.535 D.O.F. 1 RATIO = 115.819E+12 .
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
展開 CAE黑話：收斂性、殘差與計(jì)算控制
在非線性分析中，計(jì)算不收斂是所有工程師的噩夢(mèng)。理解這幾個(gè)概念是調(diào)試模型的關(guān)鍵。
1?? 收斂性 (
Convergence
)
迭代計(jì)算中，數(shù)值解趨于真實(shí)解的過程。當(dāng)力平衡誤差和位移增量減小到預(yù)設(shè)容差（Tolerance）以內(nèi)，即認(rèn)為該步收斂。不收斂通常意味著模型存在剛體位移、接觸設(shè)置沖突或材料極度非線性。
2??
殘差
(
Residual
Force)
這是衡量“不平衡力”的指標(biāo)。數(shù)學(xué)上為 $P - I$（外部載荷減去內(nèi)部抗力）。殘差越小，說明力平衡越精確。如果殘差始終震蕩且不下降，通常需要檢查載荷步或網(wǎng)格。
3?? 能量偏差 (Energy Error/Balance)
評(píng)估能量守恒的準(zhǔn)則。在顯式動(dòng)力學(xué)或偽靜態(tài)分析中，由于引入了人工阻尼或沙漏控制，必須監(jiān)控“偽能 (Artificial Energy)”與“內(nèi)能 (Internal Energy)”的比值。通常要求該偏差控制在5%以內(nèi)，否則結(jié)果不可信。
4?? 增量步控制 (Increment Control)
非線性計(jì)算不是一次完成的，而是切分成多個(gè)增量步。自動(dòng)步長(zhǎng)算法會(huì)根據(jù)收斂的難易程度自動(dòng)縮放。如果收斂困難，減小初始步長(zhǎng)（Initial Increment）是保命手段。
展開 接觸非線性技巧總結(jié):控制收斂性和精度的平衡
ANSYS分析設(shè)計(jì)人—專注壓力容器分析設(shè)計(jì)的交流平臺(tái)！學(xué)貴得師，更貴得友！共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步！
以下是筆者在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的一份講解非常不錯(cuò)的關(guān)于接觸分析的資料，分享出來與大家一起學(xué)習(xí)和進(jìn)步。
接觸非線性基本計(jì)算過程簡(jiǎn)介
接觸非線性基本技巧總結(jié)
鏈接：如何從ANSYS軟件輸入和輸出方面有效提高非線性分析
請(qǐng)不吝點(diǎn)個(gè)在看！分享成就你我他！
在這里，我們?cè)概c您一起，亦師亦友，共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步； 期待有志者的加入！
Ansys Workbench網(wǎng)格控制之——全局網(wǎng)格控制
Ansys Workbench網(wǎng)格控制之——全局網(wǎng)格控制
在使用ANSYS Workbench進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，全局網(wǎng)格控制可以使用默認(rèn)的設(shè)置，但要進(jìn)行高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設(shè)置，尤其是對(duì)于復(fù)雜的零部件。
網(wǎng)格全局控制的設(shè)置包含了7個(gè)組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設(shè)置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質(zhì)量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級(jí)控制）、Statistics（網(wǎng)格信息）等信息，如下圖所示。
全局網(wǎng)格設(shè)置
1 顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網(wǎng)格質(zhì)量，各選項(xiàng)的含義將在質(zhì)量組中詳解。
顯示組設(shè)置
網(wǎng)格質(zhì)量顯示
2 缺省設(shè)置組
缺省設(shè)置包括Physics Preference物理場(chǎng)選擇、Relevance關(guān)聯(lián)度、Element Midside Nodes網(wǎng)格中節(jié)點(diǎn)。
缺省設(shè)置組
2.1 Physics Preference物理環(huán)境選擇
劃分網(wǎng)格目標(biāo)的物理環(huán)境包括結(jié)構(gòu)分析（Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動(dòng)力學(xué)分析（Explicit）等
物理場(chǎng)選擇
不同物理場(chǎng)下默認(rèn)設(shè)置如下圖
不同的物理環(huán)境的默認(rèn)設(shè)置
2.2 Relevance關(guān)聯(lián)度
Relevance數(shù)值越小網(wǎng)格越粗疏，即可拖到也可輸入值，從-100至100代表網(wǎng)格由疏到密。
雖然Relevance Center是在尺寸參數(shù)控制選項(xiàng)里設(shè)置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。
展開 Ansys Workbench網(wǎng)格控制之——全局網(wǎng)格控制
寫在最后經(jīng)過嘔心瀝血的資料查詢與實(shí)踐應(yīng)用，筆者終于完成了《Ansys Workbench網(wǎng)格控制之——全局網(wǎng)格控制》，當(dāng)然，對(duì)于各位大佬專家來說都是小兒科，但是只要能給剛?cè)腴T的工程師一點(diǎn)點(diǎn)幫助，我也感到無比榮幸。
由于本人水平實(shí)在有限，文中難免紕漏百出，歡迎指正，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步！！
ansys非線性收斂總結(jié)
文章來源于網(wǎng)絡(luò)，講解很系統(tǒng)，可以經(jīng)典收藏，由于無法查證出處，無意冒犯，如有不妥，請(qǐng)聯(lián)系我
ansys非線性收斂總結(jié)
ansys計(jì)算非線性時(shí)會(huì)繪出收斂圖，其中橫坐標(biāo)是cumulative iteration number 縱坐標(biāo)是absolute convergence norm。他們分別是累積迭代次數(shù)和絕對(duì)收斂范數(shù)，用來判斷非線性分析是否收斂。
ansys在每荷載步的迭代中計(jì)算非線性的收斂判別準(zhǔn)則和計(jì)算殘差。其中計(jì)算殘差是所有單元內(nèi)力的范數(shù)，只有當(dāng)殘差小于準(zhǔn)則時(shí)，非線性疊代才算收斂。
ansys的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(duì)值，而以位移為基礎(chǔ)的收斂僅提供表現(xiàn)收斂的相對(duì)量度。一般不單獨(dú)使用位移收斂準(zhǔn)則,否則會(huì)產(chǎn)生一定偏差,有些情況會(huì)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(chǔ)（或力矩）的收斂誤差，如果需要也可以增加以位移為基礎(chǔ)的收斂檢查。
ANSYS缺省是用L2范數(shù)控制收斂。其它還有L1范數(shù)和L0范數(shù)，可用CNVTOL命令設(shè)置。在計(jì)算中L2值不斷變化，若L2<criterion的時(shí)候判斷為收斂了。也即不平衡力的L2范數(shù)小于設(shè)置的criterion時(shí)判斷為收斂。
由于ANSYS缺省的criterion計(jì)算是全部變量的平方和開平方（SRSS）*valuse(你設(shè)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(shù)， CNVTOL,F,10000,0.0001,0就指定力的收斂控制值為10000*0.0001=1。
展開 ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀
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(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，只要“計(jì)算的力收斂曲線”落在“力收斂準(zhǔn)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(gè)載荷步，分析設(shè)置中時(shí)間步長(zhǎng)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(jì)算輸出信息，從其中可以更詳細(xì)地看到收斂情況。
可以將計(jì)算輸出的信息與力收斂曲線圖對(duì)比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個(gè)載荷步中，第1個(gè)分析子步經(jīng)過了15次迭代收斂（圖中每個(gè)圓點(diǎn)代表一次迭代）。
經(jīng)過4個(gè)分析子步，第1個(gè)載荷步完成加載并收斂。第2個(gè)載荷步程序自動(dòng)設(shè)置的信息如下：
初始子步數(shù)量為5，載荷步的分析時(shí)間為1s，因此初始的時(shí)間步長(zhǎng)為0.2s。
第2個(gè)載荷步的第1個(gè)分析子步，經(jīng)過25次計(jì)算迭代后，還不收斂。程序進(jìn)行自動(dòng)二分，將時(shí)間步長(zhǎng)除以2，變?yōu)?.1s。
自動(dòng)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(dāng)收斂失敗發(fā)生在某個(gè)子步中，程序會(huì)自動(dòng)減小時(shí)間步長(zhǎng)，通常是前一個(gè)步長(zhǎng)的一半左右。然后，程序會(huì)從前一個(gè)成功收斂的時(shí)間子步繼續(xù)求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會(huì)繼續(xù)減小時(shí)間步長(zhǎng)并繼續(xù)求解，直到達(dá)到收斂或達(dá)到指定的最小時(shí)間步長(zhǎng)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(zhǔn)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(wǎng)格劃分問題導(dǎo)致的不收斂
大家都知道，網(wǎng)格劃分的越細(xì)，求解的精度越高，但是網(wǎng)格越細(xì)，求解時(shí)占用的電腦空間就越大，求解所需的時(shí)間也越長(zhǎng)。網(wǎng)格劃分的比較粗時(shí)，可能會(huì)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(jìn)行局部細(xì)化網(wǎng)格。
2.求解方法選擇不合適
對(duì)于非線性分析來說，系統(tǒng)默認(rèn)的是稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計(jì)算默認(rèn)波前法外）。對(duì)于3維模型來說，預(yù)共軛梯度法是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時(shí)，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(yù)共軛梯度法；
3）、當(dāng)你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，用稀疏矩陣法；
4）、當(dāng)你不知道用什么時(shí)，采用默認(rèn)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(rèn)為25，可以放大到很大(100)；
將收斂準(zhǔn)則調(diào)整，以位移控制時(shí)調(diào)整為0.05，以力控制為0.01。
對(duì)于線性單元和無中間節(jié)點(diǎn)的單元（SOLID65和SOLID45），關(guān)閉EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS（在OPTIONS中）。
對(duì)于CONCRETE材料，可以關(guān)閉壓碎功能，將CONCRETE中的單軸抗壓強(qiáng)度設(shè)置為-1。
來源：ANSYS及Workbench加油站
展開 ansys計(jì)算不收斂
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 be caused by a bad temperature-dependent material
property used in the model.
關(guān)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(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非線性計(jì)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(yù)共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強(qiáng)大的算法，一般默認(rèn)即為稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計(jì)算默認(rèn)波前法外）。預(yù)共軛梯度法對(duì)于3-D實(shí)體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時(shí)，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-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預(yù)共軛梯度法；
3）、當(dāng)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，用稀疏矩陣法；
4）、當(dāng)不知道用什么時(shí)，可用稀疏矩陣法。
3、非線性逼近技術(shù)。在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長(zhǎng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)和步長(zhǎng)有關(guān)。弧長(zhǎng)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(yīng)峰值和下降響應(yīng)曲線。但也發(fā)現(xiàn)：在峰值點(diǎn)，弧長(zhǎng)法仍可能失效，甚至在非線性計(jì)算的線性階段，它也可能會(huì)無法收斂。
為此，盡量不要從開始即激活弧長(zhǎng)法，還是讓程序自己激活為好（否則出現(xiàn)莫名其妙的問題）。子步（時(shí)間步）的步長(zhǎng)還是應(yīng)適當(dāng)，自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)也是很有必要的。
A：如何加快計(jì)算速度
在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算速度是一個(gè)非常重要的問題。下面就如何提高計(jì)算速度作一些建議：
充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計(jì)算精度。
在生成四面體網(wǎng)格時(shí)，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號(hào)單元有20節(jié)點(diǎn)，可以退化為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，而92號(hào)單元為10節(jié)點(diǎn)單元，在此情況下用92號(hào)單元將優(yōu)于95號(hào)單元。
選擇正確的求解器。對(duì)大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計(jì)算速度要快10倍以上（前提是您的計(jì)算機(jī)內(nèi)存較大）。
展開 關(guān)于ANSYS中收斂的介紹
收斂增強(qiáng)工具（只針對(duì)熱分析）
ANSYS中收斂增強(qiáng)工具用于加速收斂，提高收斂，如果求解控制被關(guān)閉，這些工具必須謹(jǐn)慎選取，選取不正確會(huì)妨礙收斂。
Nonliner——Line seach 當(dāng)熱傳到率有很大改變時(shí)會(huì)通過減少比例因子來增加N-R存儲(chǔ)的熱流向量，當(dāng)有非常的非線性情況出現(xiàn)，如相變或熱沖擊分析，使用這個(gè)工具很有效，缺省時(shí)關(guān)閉。
Nonliner——predictor（收斂提高預(yù)測(cè)器）根據(jù)前面的結(jié)果預(yù)測(cè)溫度的結(jié)果，他在模型的非線性相應(yīng)隨時(shí)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(dòng)預(yù)測(cè)每個(gè)子步后的結(jié)果，預(yù)測(cè)器可以使用手工打開和關(guān)閉。
Nonliner——monitor 定義3個(gè)變量來跟蹤模型特定節(jié)點(diǎn)的溫度相應(yīng)和范例熱流率。
展開 轉(zhuǎn)載：怎么知道ANSYS的結(jié)果是收斂的？
最近做了一些非線性方面的計(jì)算，也遇到了非線性計(jì)算中難以收斂的問題，現(xiàn)在把分析時(shí)的一些感受寫出來，希望對(duì)大家有用，如果有誤，還望大家不吝指正。
ansys計(jì)算非線性時(shí)會(huì)繪出收斂圖，其中橫坐標(biāo)是cumulative iterationnumber 縱坐標(biāo)是absolute convergencenorm。他們分別是累積迭代次數(shù)和絕對(duì)收斂范數(shù)，用來判斷非線性分析是否收斂。
ansys在每荷載步的迭代中計(jì)算非線性的收斂判別準(zhǔn)則和計(jì)算殘差。其中計(jì)算殘差是所有單元內(nèi)力的范數(shù)，只有當(dāng)殘差小于準(zhǔn)則時(shí)，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(chǔ)的收斂提供了收斂量的絕對(duì)值，而以位移為基礎(chǔ)的收斂僅提供表現(xiàn)收斂的相對(duì)量度。一般不單獨(dú)使用位移收斂準(zhǔn)則,否則會(huì)產(chǎn)生一定偏差,有些情況會(huì)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(chǔ)（或力矩）的收斂誤差，如果需要也可以增加以位移為基礎(chǔ)的收斂檢查。ANSYS缺省是用L2范數(shù)控制收斂。其它還有L1范數(shù)和L0范數(shù)，可用CNVTOL命令設(shè)置。在計(jì)算中L2值不斷變化，若L2<crit的時(shí)候判斷為收斂了。也即不平衡力的L2范數(shù)小于設(shè)置的criterion時(shí)判斷為收斂。
由于ANSYS缺省的criterion計(jì)算是你全部變量的平方和開平方（SRSS）*valuse(你設(shè)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(shù)，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(wěn)定性及其速度的因素分析
應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
1、設(shè)置足夠大的荷載步（將MAXMIUM SUBSTEP=1000000），可以更容易收斂，避免發(fā)散的出現(xiàn)(nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn)；
2、設(shè)置足夠大的平衡迭代步數(shù)，默認(rèn)為25，可以放大到很大(100)(eqit,eqit)；
3、將收斂準(zhǔn)則調(diào)整，以位移控制時(shí)調(diào)整為0.05，以力控制為0.01(CNVTOL,lab,value,toler,norm,minref)。
4、對(duì)于線性單元和無中間節(jié)點(diǎn)的單元（SOLID65和SOLID45），關(guān)閉EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS（在OPTIONS中）。
5、對(duì)于CONCRETE材料，可以關(guān)閉壓碎功能，將CONCRETE中的單軸抗壓強(qiáng)度設(shè)置為-1(tadata,mat,shrcf-op,shrcf-cl,UntensSt,UnCompSt(-1))。
文章來源：模擬在線
展開 