| 工程中的很多结构问题都是非线性的，对于结构的非线性问题分为三大类： 几何非线性问题：如大应变、大位移、应力刚化等 材料非线性问题：如塑性、弹性、蠕变等 状态非线性问题：如接触、单元生死等 非线性分析的主要难点有：获得收敛、代价与精度与结果验证等。本期主要谈论收敛控制。 与收敛相关的控制命令有：子步数NSUBST、时间步长DELTIM、自动时间步AUTOTS、求解器选择EQSLV、线性搜索LNSRCH、平衡迭代的最大容许次数NEQIT、收敛准则CNVTOL、弧长法等。对需要进行参数设置的命令，大多数情况下采用ANSYS的默认设置即可，因ANSYS都对这些参数进行了优化设置，一般无需用户设置每个参数。当不能获得收敛结果时，一般可通过调准收敛准则、载荷步和子步、弧长半径、迭代次数等，该过程是一个“试错”过程，需要不断调整参数并求解，可能要较大的时间代价。对于某类问题，当具有一定的收敛经验时，可大大减少试错工作量。 1设置多载荷步，打开自动时间步 施加位移比载荷更加容易收敛，如果是载荷可分多个载荷步施加，这样不至于载荷突变引起收敛困难。 2设置子步数 载荷步的设置直接影响到收敛，设置足够大的载荷子步，可以更容易收敛，避免发散的出现。 3求解器选择 在Workbench界面中可供选择的求解器选项有Direct和Iterative。Direct选项使用的是稀疏矩阵直接法SPARSE，它是以消元法为基础的迭代求解，特别适用于非确定矩阵的非线性分析。可在静态、谐响应、瞬态、子结构和PSD谱分析中应用。Iterative选项使用的是与预条件共轭梯度法PCG，它不采用三角化矩阵而采用总体矩阵的迭代求解，可在静态、模态、瞬态分析中应用。 稀疏矩阵法是性能很强大的算法，一般默认即稀疏矩阵法(除子结构计算默认为波前法外)。预共轭梯度法对于实体结构而言是最优的算法，但当结构刚度呈现病态时，迭代不易收敛。为此推荐一下选择： 梁、壳单元结构，或以此为主的实体单元结构，用稀疏矩阵法; 实体单元结构，用预共轭梯度法; 当结构可能出现病态时，用稀疏矩阵法; 当不确定用什么时，请选择稀疏矩阵法。 4线性搜索 打开线性搜索开关有助于收敛。该命令打开时自适应下降不被自动激活，除非执行NROPT命令明确请求激活自适应下降，但一般不推荐同时使用两者，因为线性搜索是自适应下降的替代方法。 5收敛准则 收紧收敛准则会增大求解代价，但放松收敛准则可能会获得不正确的结果，一般需要结合问题的类型可适当放松收敛准则帮助收敛，但很多情况下，造成不收敛的原因与收敛准则关系并不大。 6结构刚度对收敛的影响 对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在计算中可能导致较大误差，严重的可能会导致结构的几何可变性——忽略小刚度构件的刚度贡献。如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可以加细网格划分，或者改用高阶单元(梁→壳，壳→实体)。构件的连接形式(刚接或铰接)等也可能影响到结构的刚度。 |
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