ansys收斂判斷
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys收斂判斷的視頻教程
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收斂判斷的實例教程
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，各物理量的值總是變化，如何收斂？正因如此瞬態才有時間步的概念，瞬態問題在每個時間步上都認為是穩態，所以瞬態問題的殘差圖總是波浪線型。</p><p><br></p><p><br></p><p><strong>2. 收斂標準</strong></p><p> </p><p><strong>2.1 殘差標準</strong></p><p><br></p><p>對所有的工況，沒有統一的判斷標準。對于大多數問題，默認的判斷標準已經足夠（For most problems, the default convergence criterion in ANSYS Fluent is sufficient. ）</p><p><strong>建議殘差達到設定值后，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 監測物理量</strong></p><p><br></p><p>為了使結果更加精確，可根據工況輔助檢測一些物理量，如速度，流量等。<strong>當所關心的物理量基本不變時，說明達到了收斂。
展開 收斂功能
應力收斂曲線
網格細化結果
一種更實用的應力收斂判斷方法
劃分網格
插入Body Sizing，CurvatureNormal Angel設置為9度（直角90度的1/10），目的是讓倒圓角位置的網格更密；Num Cells Across Gap默認為3，本次設置為2，目的是減少模型小面位置的網格數量，因為已知應力集中不會發生在模型的小面位置，當然也可以使用默認設置。
網格設置
網格劃分結果如下：
網格狀態
等效應力結果
如下圖所示，最大應力出現倒角處，大小為204.7MPa。
等效應力
應力收斂分析
本文推薦的更實用的應力收斂判斷方法是，對比節點平均應力和節點非平均應力，如果它們之間的差距小于3%，可認為應力已經收斂，如下表所示。
這種應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需要細化網格的位置，但如果出現Convergence定位錯了，那Convergence方法就會失效，如果還按照此時的求解結果作出評估，就會出現評估失誤。
如果分析者并不關心Convergence推薦的位置，而是關注自己指定的位置，那么Convergence方法也無法使用。分析者需要細化關注位置的網格，再對比節點平均應力和節點非平均應力的結果，以判斷應力的收斂解，也就是本文推薦的方法。
展開 層流&湍流判斷
當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流。
當流速增加到很大時，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，這時的流體做不規則運動，有垂直于流管軸線方向的分速度產生，這種運動稱為湍流。
通過ANSYS APDL命令流去判斷42^2=1764以內有多少個質數。本質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-1的遍歷。
下圖為數組中的數字，因為1不為質數，數組里直接排除。
下面為APDL 經典語句運行后質數形成的數組
只是目前數組行數和前面數組一行多，無質數的由0填充。
共計273個質數。
下圖是由*vwrite輸出的質數數：
1.txt中就是運行的程序。
需要判斷變量的奇偶數問題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數。搜了下，結果提示用nint(x)函數。help中說到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數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。比如nint(2.1)=2，nint(2.5)=3，就相當于四舍五入。基于此，我就用它來作為判斷奇數偶數的工具了。
實現的命令如下：
!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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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
ANSYS采用界面單元用于復合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
。官網案例也沒有給出說明，缺乏相應的理論說明。
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
層流&湍流判斷
當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流。
當流速增加到很大時，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>在建模劃分網格后，通過一系列設置，單擊Calculation，Fluent開始計算，其流程如下：</p><ol><li>根據初始化值，假設流場物理量初值為
通過ANSYS APDL命令流去判斷42^2=1764以內有多少個質數。本質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-1的遍歷。
下圖為數組中的數字，因為1不為質數，數組里直接排除。
下面為APDL 經典語句運行后質數形成的數組
只是目前數組行數和前面數組一行多，無質數的由0填充。
共計273個質數。
下圖是由*vwrite
零部件的極限強度校核在設計研發過程中必不可少，如果零部件形狀較為復雜，可能沒有經驗公式或者理論方法進行應力的求解，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力結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，思路為如果是偶數直接TotalNumber依然是原值，如果是奇數就加1。
需要判斷變量的奇偶數問題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數。搜了下，結果提示用nint(x)函數。help中說到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數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
