收斂準(zhǔn)則主要有力的收斂,位移的收斂,彎矩的收斂和轉(zhuǎn)角的收斂。一般用力的控制加載時,可以使用殘余力的2-范數(shù)控制收斂;而位移控制加載時,最好用位移的范數(shù)控制收斂。收斂精度默認(rèn)為 0.1%,但一般可放寬至 5%,以提高收斂速度。
使用力收斂是絕對的,而位移收斂并不一定代表你的計(jì)算真的收斂,但很多情況下使用位移更容易得到想要的結(jié)果
ANSYS中的收斂準(zhǔn)則默認(rèn)情況如下:
cnvtol,lab,value,toler,norm,minref
1)在solcontrol 為打開狀態(tài)時,對于力和力矩來說是默認(rèn)值為0.005;對于沒有轉(zhuǎn)角自由度的DOF,其默認(rèn)值為0.05。
2)在solcontrol 為關(guān)閉狀態(tài)時,對于力和力矩來說,其默認(rèn)值為0.001。
默認(rèn)情況下solcontrol 為打開狀態(tài),因此如果用戶完全采用默認(rèn)的話,對于力和力矩來說是默認(rèn)值為0.005;對于沒有轉(zhuǎn)角自由度的DOF,其默認(rèn)值為0.05。
在分析中追蹤到沿荷載撓度曲線反向“漂移回去”,是一個典型的難題,這是由于太大或者太小的弧長半徑引起的。研究荷載-撓度曲線可以搞清楚這一點(diǎn),。然后可應(yīng)用nsubst和arclen命令調(diào)整弧長半徑大小和范圍。
加快收斂的方法有一下幾種:
1可以增大荷載子步數(shù) nsubst,nsbstp,nsbmn,carry
2修改收斂準(zhǔn)則 cnvtol,lab,value,toler,norm,minref
3打開優(yōu)化的非線性默認(rèn)求解設(shè)置和某些強(qiáng)化的內(nèi)部求解算法, solcontrol,key1,key2,key3,vtol(一般情況下,默認(rèn)是打開的)
4重新劃分網(wǎng)格 網(wǎng)格的單元不宜太大或太小一般在5~10厘米左右
5 檢查模型的正確性
1) 關(guān)于位移判據(jù)當(dāng)結(jié)構(gòu)受力后硬化嚴(yán)重時,位移增量的微小變化將引起失衡力的很大偏差.另外,當(dāng)相鄰兩次迭代得到的位移增量范數(shù)之比跳動較大時,將把一個本來收斂的問題判定為不收斂.所以在這兩種情況下不能用位移準(zhǔn)則.
2) 關(guān)于力判據(jù)當(dāng)物體軟化嚴(yán)重時,或材料接近理想塑性時,失衡力的微小變化將引起位移增量的很大偏差.所以在這種情況下不能用失衡力判據(jù)
如果單獨(dú)用位移控制收斂,就可能出現(xiàn)第一次跌代后力和位移是收斂的,但第二次就跌代計(jì)算的位移很小,可能認(rèn)為是收斂的解,實(shí)際離真正的解很遠(yuǎn).應(yīng)當(dāng)使用力收斂檢查或以位移為基礎(chǔ)檢查,不單獨(dú)使用她們.
convergence value 是收斂值,convergence norm是收斂準(zhǔn)則。ansys可以用cnvtol命令,如:cnvtol,f,10000,0.00001,2,,其中f是指采用力結(jié)果,10000是收斂絕對值,0.00001是收斂系數(shù),2是收斂2范數(shù)。
收斂準(zhǔn)則應(yīng)該是指選取那種結(jié)果進(jìn)行收斂判定,通常有三種選擇,分別是力(f),位移(u)、和能量。當(dāng)然這三種形式可以單獨(dú)使用也可以聯(lián)合使用。收斂準(zhǔn)則的另一層意思應(yīng)該是選取什么范數(shù)形式(1、2、3范數(shù))。一般結(jié)構(gòu)通常都選取2范數(shù)格式。
而收斂值只是收斂準(zhǔn)則中的一部分,如cnvtol命令中的收斂絕對值與收斂系數(shù)的乘積就應(yīng)該是你所指的收斂值(convergence value)。
ansys 使用收斂準(zhǔn)則有L1,L2,L~~(無窮大)三個收斂準(zhǔn)則。
在工程中,一般使用收斂容差(0.05)就可以拉。
建議使用位移收斂準(zhǔn)則( cnvtol,u,0.05,,, )與力收斂準(zhǔn)則( cnvtol,f,0.05,,, )。因?yàn)閮H僅只使用一個收斂準(zhǔn)則,會存在較大的誤差。
假如你只能是使用一個收斂準(zhǔn)則,建議你提高收斂容差(0.01以下)。
ansys計(jì)算非線性時會繪出收斂圖,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,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值,而以位移為基礎(chǔ)的收斂僅提供表現(xiàn)收斂的相對量度。一般不單獨(dú)使用位移收斂準(zhǔn)則,否則會產(chǎn)生一定偏差,有些情況會造成假收斂.(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。
另外,非線性計(jì)算中用到的一個開關(guān)是SOLCONTROL
如關(guān)閉SOLCONTROL 選項(xiàng),那么軟件默認(rèn)收斂準(zhǔn)則:力或彎矩的收斂容差是0.001,而不考慮位移的收斂容差;如果打開SOLCONTROL 選項(xiàng),同樣的默認(rèn)收斂準(zhǔn)則:力或彎矩的收斂容差是0.005,而位移收斂容差是0.05。
非線性收斂非常麻煩,與網(wǎng)格精度、邊界條件、荷載步等一系列因素有關(guān),單元的特點(diǎn)對收斂的影響很大,單元的性態(tài)不好收斂則困難些;合理的步長可以使求解在真解周圍不至于振蕩,步長過小,計(jì)算量太大,步長過大,會由于過大的荷載步造成不收斂。網(wǎng)格密度適當(dāng)有助于收斂,網(wǎng)格太密計(jì)算量太大,當(dāng)然太稀計(jì)算結(jié)果會有較大的誤差。究竟多少往往要針對問題進(jìn)行多次試算。#p#分頁標(biāo)題#e#
如果不收斂,可以考慮一下方法改進(jìn)
1.放松非線性收斂準(zhǔn)則。
(CNVTOL #Sets convergence values for nonlinear analyses).
2.增加荷載步數(shù)。
(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step)
3.增加每次計(jì)算的迭代次數(shù)(默認(rèn)的25次)
(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep)
4 重新劃分單元試試,后續(xù)會得到不同的答案
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