ansys網(wǎng)格收斂分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys網(wǎng)格收斂分析的視頻教程
使用ANSYS Fluent非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分析三維飛行器的氣動特性
本課程從ICEM詳細劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，再到Fluent設(shè)置，簡單介紹了某種固定翼飛機的氣動仿真過程基礎(chǔ)，并包括簡單的后處理，網(wǎng)格加密處理等，可以得到指定來流情況下，飛機的氣動力情況。適用于零基礎(chǔ)入門氣動分析。（飛機仿真/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格/飛機流場仿真/飛行器） 有疑問建議隨時交流，共同進步！
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Ansys Mechanical-單元、SMART裂紋擴展分析、NLAD網(wǎng)格非線性自適應(yīng)重劃分、接觸
Ansys Mechanical一直致力于結(jié)構(gòu)仿真精度和效率提升，在本次更新中，會介紹新單元使用，SMART裂紋技術(shù)增強，NLAD非線性網(wǎng)格自適應(yīng)重劃分，接觸及耦合單元技術(shù)應(yīng)用。這些技術(shù)都會讓您的結(jié)構(gòu)仿真精度和效率持續(xù)提升！了解這些新功能，就在Ansys Mechanical 2021 R1新功能介紹Part II.
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ansys網(wǎng)格收斂分析的實例教程
摘要：針對車載導(dǎo)航的模態(tài)分析，以其中單個零件的網(wǎng)格尺寸作用變量，而其余零件的網(wǎng)格尺寸不變，然后進行模態(tài)分析，通過對計算結(jié)果的比較，確定模型最終的網(wǎng)格收斂尺寸，解決計算精度與計算時間成本這一矛盾。
關(guān)鍵字：模態(tài)分析；網(wǎng)格尺寸；收斂；固有頻率；車載導(dǎo)航
一、前言
由于公司產(chǎn)品做的最多的是動力學分析，動力學分析需要基于模態(tài)特征值上進行計算的，所以我們以最有代表性的模態(tài)分析作為網(wǎng)格收斂尺寸研究課題的分析類型。
相對于靜力分析而言，動力學分析的模態(tài)求解過程所需要的CPU計算時間更長，我們一般會通過控制網(wǎng)格的尺寸來調(diào)整計算時間成本，即粗化網(wǎng)格。但是如果網(wǎng)格太粗，則網(wǎng)格模型必會忽略或簡化結(jié)構(gòu)上的細節(jié)，從而影響計算的精度。
面對計算精度與計算時間成本這一矛盾，則需要對模型的網(wǎng)格收斂尺寸、計算耗時等數(shù)據(jù)進行研究。
二、計算模型
計算模型采用某一車載導(dǎo)航屏模型，零件包括觸摸屏玻璃、前后面板、SECC支架，另外TFT顯示屏簡化為只包含質(zhì)量的點。
三、網(wǎng)格尺寸控制
導(dǎo)航產(chǎn)品的前后面板為PC+ABS注塑件，結(jié)構(gòu)特征多且比較復(fù)雜，為了盡可能詳盡地模擬結(jié)構(gòu)的細節(jié)，如圓角、肋骨、凹凸臺、小圓孔等），縮小網(wǎng)格模型與原幾何模型的差距，因此網(wǎng)格不能過于粗糙。此外，根據(jù)模型的整體尺寸，最終確定模型的網(wǎng)格研究尺寸為1mm、2mm、3mm、4mm。這四種網(wǎng)格尺寸中，以所有零件的網(wǎng)格尺寸都為3mm的計算結(jié)果作為不變量，而其中單一個零件的網(wǎng)格尺寸作為變量，變量值即為1mm、2mm、3mm、4mm。
部分網(wǎng)格模型圖如下：
四、模型建立及求解的軟件
建立三維有限元模型，用Lanzos方法求解特征值。
展開 進行非線性分析時，收斂性是大家非常關(guān)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(shè)置中時間步長設(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(jīng)過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經(jīng)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(shè)置的信息如下：
初始子步數(shù)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(jīng)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?yōu)?.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(fā)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(xù)求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續(xù)減小時間步長并繼續(xù)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(wěn)定性和準確性。
展開 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(jié)構(gòu)特點和步長有關(guān)。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(yīng)峰值和下降響應(yīng)曲線。但也發(fā)現(xiàn)：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(xiàn)莫名其妙的問題）。子步（時間步）的步長還是應(yīng)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(guī)模結(jié)構(gòu)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(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，另一方面提高計算精度。
在生成四面體網(wǎng)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(jié)點，可以退化為10節(jié)點四面體單元，而92號單元為10節(jié)點單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。
選擇正確的求解器。對大規(guī)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(nèi)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(shè)置直接影響到收斂。
展開 ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結(jié)構(gòu)分析的模塊，可以對線性以及非線性結(jié)構(gòu)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(zhàn)，分析過程中頻繁蹦出的“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。如果想順利進行非線性結(jié)構(gòu)分析，學會診斷不收斂問題，就顯得至關(guān)重要了。
與此同時，如果在有限元分析中應(yīng)用到非線性材料，無疑會對材料性能的確定、計算的設(shè)置、計算的收斂以及保證結(jié)果的精度增加難度。</li><li>幾何非線性。我們?nèi)粘Ｉ钪校承┙Y(jié)構(gòu)在載荷變化的過程中會發(fā)生突變，結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，這將直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的響應(yīng)規(guī)律發(fā)生重大變化，其中主要分為兩種，分別是大撓度和大應(yīng)變。（1）大撓度：比如向上翹曲的殼零件，在很小載荷作用下發(fā)生很小的應(yīng)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(yīng)變，大位移。（2）大應(yīng)變:比如橡膠件在壓力作用下發(fā)生的變形，橡膠幾乎是不可壓縮的，應(yīng)變很小，但是在拉伸時，應(yīng)變很大。</li><li>狀態(tài)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(fù)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(tài)變化。比如齒輪的嚙合，兩個齒輪會存在接觸和分離的狀態(tài)變化，這時候結(jié)構(gòu)剛度就會因為狀態(tài)變化而變化。邊界條件中的接觸就是狀態(tài)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(xiàn)，不僅具有材料非線性、幾何非線性，還有狀態(tài)非線性。對于此類問題，新手往往難以完成計算設(shè)計以實現(xiàn)計算收斂，下面簡單介紹相關(guān)非線性計算的收斂技巧。</p>
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進行非線性分析時，收斂性是大家非常關(guān)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軟件是一種常用的有限元分析軟件，它可以用于各種工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)、固體力學、流體力學等問題的模擬和分析。在進行分析前，通常需要對模型進行網(wǎng)格劃分，以便將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，從而進行數(shù)值計算。
結(jié)構(gòu)仿真中，網(wǎng)格劃分是重要的步驟之一。正確選擇和應(yīng)用合適的網(wǎng)格劃分方法可以顯著影響到仿真結(jié)果的準確性和計算效率。本文將介紹ANSYS結(jié)構(gòu)仿真中常用的網(wǎng)格劃分方式，并提供相應(yīng)的方法教學，以幫助您優(yōu)化結(jié)構(gòu)仿真流程和提升工作效率
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。
對于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計算的較大誤差
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01 自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)
有限元計算中，不同的網(wǎng)格劃分會具有不同的誤差，尤其是對應(yīng)力結(jié)果。ANSYS通過能量誤差估計來評估網(wǎng)格密度是否充足，如網(wǎng)格不夠細，程序可以自動細化網(wǎng)格以減少誤差。這一自動估計網(wǎng)格劃分誤差并細化網(wǎng)格的過程稱為
摘要：針對車載導(dǎo)航的模態(tài)分析，以其中單個零件的網(wǎng)格尺寸作用變量，而其余零件的網(wǎng)格尺寸不變，然后進行模態(tài)分析，通過對計算結(jié)果的比較，確定模型最終的網(wǎng)格收斂尺寸，解決計算精度與計算時間成本這一矛盾。
關(guān)鍵字：模態(tài)分析；網(wǎng)格尺寸；收斂；固有頻率；車載導(dǎo)航
一、前言
由于公司產(chǎn)品做的最多的是動力學分析，動力學分析需要基于模態(tài)特征值上進行計算的，所以我們以最有代表性的模態(tài)分析作為網(wǎng)格收斂尺寸研究課題的分析類型
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結(jié)構(gòu)分析的模塊，可以對線性以及非線性結(jié)構(gòu)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(zhàn)，分析過程中頻繁蹦出的“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。如果想順利進行非線性結(jié)構(gòu)分析，學會診斷不收斂問題，就顯得至關(guān)重要了。
<p> 有限元分析可以簡單地分為線性與非線性分析，其中線性分析是基于外載荷與模型響應(yīng)的線性關(guān)系，非線性則是以上兩者的非線性關(guān)系。非線性分析主要分為三種類型，材料非線性、幾何非線性以及狀態(tài)非線性。下面簡單描述三種非線性的范圍。<strong>（可能有所欠缺，歡迎指正，不定期更新）</strong></p><div contenteditable="false
引言
網(wǎng)格重分法適用于邊界相對運動過大的情況。
-在網(wǎng)格重分過程中，當單元的扭曲度或尺寸超過了指定的限制后，則程序自動進行單元和面的重分；
-在重分過程，節(jié)點數(shù)量和單元或面之間的聯(lián)通性可能增加或刪除；
網(wǎng)格重分法可用：
-三角形和四面提網(wǎng)格（帶或不帶棱柱層），適用于二維和三維計算；
-2.5D棱柱區(qū)域（拖拉出的三角單元區(qū)域）
-Cutcell
網(wǎng)格重分和光順法可以同時使用
-產(chǎn)生更好的網(wǎng)格質(zhì)量
基于ANSYS Workbench軟件Convergence工具判定求解收斂的簡例-【鋼絲繩赫茲接觸分析】
本文以“鋼絲繩赫茲接觸分析”為例，講解如何采用Convergence工具判定求解收斂的方法。
本文為原創(chuàng)案例，若要轉(zhuǎn)載請注明文章出處，并附帶作者筆名-CAE夢想很偉大，切勿他用。
另外限于本人水平有限，切勿輕易用于工程應(yīng)用，論文撰寫等。若有錯誤，請同行指出。
歡迎大家轉(zhuǎn)載、點贊
ANSYS Workbench 幾何、網(wǎng)格、結(jié)構(gòu)和熱分析（原安世亞太工程師自譯）中文培訓教程下載地址
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