收斂性
關(guān)注創(chuàng)建者：精彩如你 創(chuàng)建時間：2018-10-17
收斂性的視頻教程
如何提高Abaqus收斂性
； 了解Abaqus的非線性問題求解原理，以及主要的收斂性控制技術(shù) 課程大綱： 1.Abaqus的非線性問題求解原理 2.ABAQUS收斂性控制技術(shù) 3.實例講解 為了更好的幫助仿真工程師排除工作中的困擾，方便大家工作之余充電開拓不熟悉的知識領(lǐng)域。
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ABAQUS螺栓荷載收斂性調(diào)試（22個螺栓）
施加螺栓荷載的模型，怎么設(shè)置收斂性比較好？ 螺栓荷載不收斂時如何調(diào)整模型？對哪些地方進行調(diào)整比較有用？ 網(wǎng)格劃分如何更好看？ 本課程以鋼管混凝土柱-鋼梁的連接節(jié)點模型為例，同時施加22個螺栓荷載，達到了最理想的收斂效果。同時，結(jié)合為別人調(diào)過多個螺栓模型的實際情況，對于施加螺栓荷載不收斂后，對哪些地方進行調(diào)整可以使模型收斂進行了講解。 附帶了網(wǎng)格由細到粗過渡的劃分方式。
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abaqus簡易輪胎接地仿真教程—step與接觸收斂性概念詳解
保證收斂性的基本原則：防止不可控的剛體位移。 4. 以簡易輪胎接地仿真為例，講解完整的仿真流程與注意事項。 5. 不含橡膠材料，使用的材料為線彈性材料。
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收斂性的實例教程
前言：
使用feko進行計算時，經(jīng)常會遇到計算不收斂的情況，即使是剖分單元數(shù)不多，但就是無法收斂，常常讓人抓狂。矩量法的收斂性主要與其散射矩陣性態(tài)有關(guān)系，矩陣性態(tài)差，迭代計算就容易不收斂，往往在計算一些含有精細結(jié)構(gòu)，周期性結(jié)構(gòu)或者多層介質(zhì)且材料參數(shù)差異大（通常如FSS，波導(dǎo)縫隙天線等）的問題時，收斂性較差。
改善收斂性的一些方法
1.簡化模型
實際的模型會存在很多精細結(jié)構(gòu)或者一些狹窄的縫隙（比如膠層等），這些結(jié)構(gòu)的存在會導(dǎo)致模型的剖分的單元數(shù)目極具增加，同時也惡化了散射矩陣的性態(tài)，導(dǎo)致收斂性大大降低。需要將這些精細結(jié)構(gòu)簡化。
2.合理選擇積分方程
采用混合積分方程迭代求解時，條件數(shù)遠遠優(yōu)于電場積分方程，混合積分方程適用于閉合金屬材質(zhì)（所有面的法向朝外），CFIE于EFIE可以混合使用，CFIE對于尖銳的棱角計算精度不高。
3.選擇穩(wěn)定的多級子方法
1）模型電尺寸增大，模型收斂性變差；2）模型中中存在腔體結(jié)構(gòu)，難以收斂
FEKO2017以后的版本提供了“穩(wěn)定的多級子”，為用戶使用MLFMM不收斂問題提供了終極求解方案
“穩(wěn)定多級子”不會增加內(nèi)存的消耗
Example:
缺點：使用“穩(wěn)定多級子”方法，會顯著增加求解時間，因此對于利用傳統(tǒng)多級子可以收斂的問題，不要勾選“穩(wěn)定多級子”。
4.選擇更為簡單的饋電方式
陣列天線的仿真一直是feko仿真中一個難點，主要問題計算迭代步數(shù)會隨著陣元數(shù)目的增加而逐步增大，甚至不收斂。選擇wireport代替waveguide port（wire的線寬需要等于同軸線寬，這樣可以增加S參數(shù)的仿真精度），可以簡化饋電模型，優(yōu)化計算收斂性。
展開 偽瞬態(tài)的作用實際上是增加收斂性的，當(dāng)你的穩(wěn)態(tài)計算收斂性不好時，可以將穩(wěn)態(tài)計算更改為偽瞬態(tài)計算，收斂性會增強。</p><p><br></p><p>當(dāng)然還可以通過前面所說的降低松弛因子的方式來增強收斂性。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicQWyfWYsh1PFR1SIK7PZ1OCzyr0lAiby5CoIPzA1zY6JXOj2wgdTiapmQxV27Tkp5ARfACCfSDeFIw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p>但是，偽瞬態(tài)并不是真正的瞬態(tài)，它雖然會出現(xiàn)時間步長這種概念，但是在每個時間步長并不收斂，而只是最終的計算結(jié)果收斂，因此當(dāng)計算只考慮穩(wěn)態(tài)結(jié)果時可以使用偽瞬態(tài)算法，而如果考慮某時刻的結(jié)果，則必須使用瞬態(tài)算法。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicQWyfWYsh1PFR1SIK7PZ1OT8uDAu5DSBfPSFVsSzuPY7mznSNZWCicSR3I6GGd5qE1XN7Wiaw5a3CA/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p><br></p><p><strong>1. 使用條件</strong></p><p> </p><p>對于穩(wěn)態(tài)計算，當(dāng)使用基于壓力的耦合求解器coupled或基于密度的隱式求解器Implicit時，可以選擇偽瞬態(tài)的方式求解計算。
展開 整體而言，對于常規(guī)的力學(xué)分析，出現(xiàn)不收斂更多是建模的原因，比如接觸面的設(shè)置或者網(wǎng)格劃分不合理等等，在計算時如果調(diào)整初始增量步還是沒有效果的話，那么還是檢查下模型本身吧。
ABAQUS_解的收斂性.pdf
斷路器電弧運動仿真
Comsol6.1版本出來了，原本認為最新版本在斷路器電弧收斂性方面會有很大的改善，然而導(dǎo)入之前已做好的6.0版本文件發(fā)現(xiàn)，在多物理場模塊下，之前需要的方程模塊選項沒了，多出來磁流體模塊。研究了一個下午，起弧是能模擬出來，而電弧似乎一直在觸點附近，并沒受到洛侖磁力的作用，也找不出原因。最后，還是研究以前的案例。
現(xiàn)將電路串聯(lián)電阻設(shè)置為0.5Ω，以前是1.5Ω，1.5Ω時的收斂性好于0.5Ω，后者很難收斂。通過改變求解器設(shè)置參數(shù)，得到了以下收斂圖，如圖1所示。
圖1 殘差收斂圖
最終的溫度云圖和速度云圖等，一口氣疊加在一起，如圖2所示。
在電弧收斂性方面，據(jù)圖1本人總結(jié)，當(dāng)殘差值在e7左右時，結(jié)果很難收斂，半天就跑0.5ms。
展開 這可能會嚴重影響收斂，具體取決于問題的性質(zhì)。如果模型是用“分離”方法求解的，請嘗試使用“全耦合”方法，反之亦然。在通過“全耦合”方法求解模型時，可能需要使用“直接”線性方程組求解器。
處理非收斂模型
如果瞬態(tài)求解器無法收斂，它要么在初始條件下立即求解失敗，要么在整個仿真過程的某個時間點失敗。
如果是在仿真過程中的某個時間點失敗，可以使用上述所有技巧來提高收斂性。此外，輸出求解器得到的結(jié)果，參考文章：控制瞬態(tài)求解器的時間步長中所述。繪制求解器失敗時的時步的解以及該時步的前一時步的解，并觀察這些解。如果網(wǎng)格不夠細化或者存在一些正在傳播的累積誤差，則繪制結(jié)果會特別突出顯示。
如果求解器立即求解失敗，首先需要仔細檢查每個物理場接口中指定的初始條件，以及模型中各物理場的所有邊界條件、載荷和約束。如果這些因素不一致，可能會導(dǎo)致求解器失效。默認情況下，求解器將試圖通過找到與所有邊界條件都一致的初始條件來更正這一問題，但這可能與預(yù)期有很大的不同。這種情況在涉及流動的模型中尤其常見，參考文章：求解初始值不一致的瞬態(tài)模型中所述。
如果此操作符合您的實際情況，還建議您嘗試建立一個等效或幾乎等效的穩(wěn)態(tài)（時不變）模型，此模型可以作為一個很好的測試平臺，用于研究網(wǎng)格細化和縮放，以及比較分離方法與全耦合方法。有關(guān)處理非線性穩(wěn)態(tài)模型的信息，請參考文章：提高非線性穩(wěn)態(tài)模型的收斂性的 7 種有效方法。
本文內(nèi)容來自 COMSOL 知識庫
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這種方法通過在傅里葉空間平衡相容性（Compatibility）與在實空間平衡本構(gòu)關(guān)系，極大地提高了求解高對比度異質(zhì)材料時的收斂穩(wěn)健性。
有限應(yīng)變運動學(xué) (Finite Strain Kinematics)
在有限變形框架下，總變形梯度被分解為彈性和塑性兩部分。
隱式非線性求解嚴重依賴該矩陣進行牛頓迭代，如果切線剛度推導(dǎo)存在微小誤差，將導(dǎo)致模型在屈服點附近徹底喪失二次收斂性（Quadratic Convergence），陷入無盡的迭代發(fā)散死循環(huán)。
然而正如所預(yù)料的那樣，一旦流速高一些，或者粘性小一些，仿真結(jié)果就容易發(fā)散，收斂性成為一大難題。
為了解決這個問題，CFD大神們想出了各種手段，有的嚴格按照理論去處理盡力彌合。有的則主打靈感修正，問就是人工粘性、人工擴散、人工穩(wěn)定，實用至上。
網(wǎng)格收斂性研究（GCI）——V&V的"金標(biāo)準(zhǔn)"
網(wǎng)格收斂指數(shù)（Grid Convergence Index, GCI）由 Roache 提出，基于 Richardson 外推法，是有限元驗證中最核心的算法。
進行收斂性測試，以找到合適的精度和性能平衡點。
如果能減少監(jiān)視器收集的數(shù)據(jù)量（例如，移除一些監(jiān)視器、縮小監(jiān)視器尺寸或減少頻點數(shù)量），這將有所幫助。高級設(shè)置允許您指定要收集哪些場數(shù)據(jù)，以及是否要降低空間分辨率。頻域和時域監(jiān)視器不會造成數(shù)據(jù)過載，但請仔細考慮哪些監(jiān)視器是真正必要的。動態(tài)監(jiān)視器對于建立直覺和調(diào)試非常有用，但會在每個時間步增加額外的復(fù)雜性；如果性能至關(guān)重要，則不應(yīng)使用動態(tài)監(jiān)視器。
最后，對稱簡化使得模型幾何更加規(guī)整，有利于生成高質(zhì)量網(wǎng)格、改善求解收斂性，同時也為后續(xù)的參數(shù)化建模與自動化求解流程提供了更高的可操作性與一致性。
案例中使用了S8R5（8節(jié)點四邊形殼）單元，并進行了網(wǎng)格收斂性研究。
步驟 9：提交作業(yè)與計算
創(chuàng)建作業(yè)并提交計算。監(jiān)控求解過程（.sta文件），注意是否有收斂困難。
后處理與結(jié)果分析
步驟 10：驗證與結(jié)果提取
力矩-轉(zhuǎn)角曲線： 繪制加載端參考點的反作用力矩（RM）與轉(zhuǎn)角（UR）的關(guān)系曲線。這是評估結(jié)構(gòu)剛度和預(yù)測坍塌彎矩的關(guān)鍵結(jié)果。
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特點： 計算簡單，收斂性好，但僅考慮單向影響，精度受限。
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3?? 直接耦合 (Direct Coupled Solving) 將不同物理場的控制方程合并成一個單一的、更大的方程組同時求解。
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</figure><p>線搜索控制：控制牛頓迭代時每一步修正量是否需要縮放，目的是提高收斂穩(wěn)定性。
</strong>這一想法已由最新混合求解研究所驗證：利用訓(xùn)練好的神經(jīng)算子預(yù)估流場解，再接力給傳統(tǒng)求解器進行精修，可在各種 PDE 基準(zhǔn)測試中減少 2–10 倍迭代步驟，總耗時降低最高達 90%，且不損失收斂性和精度保證。
