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2022/09
技术分享 | 不收敛?点击查看ABAQUS有效解决方案
浏览:50 来源:耀唐科技

大家做结构仿真分析的时候是不是也经常遇到不收敛情况,对于此类问题很多人不知所措,盲目去修改网格,浪费了很多时间还没解决问题。此次给大家介绍几个Abaqus软件不收敛的解决方案,可以很大程度上帮助大家改善Abaqus结构分析不收敛问题。

1、 收敛的含义

收敛是一个经济学、数学名词,是研究函数的一个重要工具,是指会聚于一点,向某一值靠近。数值计算中,某个物理量从波动状态逐渐趋向一个稳定值即为收敛,结构非线性分析中一般是某个残差(力残差、位移残差)趋向于零。

反之,无法获得这样一个稳定的值,或残差无法达到目标阈值,则认为是不收敛或发散,即没有求得结果。

 2、 非线性出现不收敛的原因

我们知道结构不收敛一般都是出现在非线性分析中,因为非线性分析迭代步中刚度矩阵会发生变化,需要更新刚度矩阵,多次迭代平衡方程。

一般来说,只有大变形和接触容易发生不收敛问题,材料非线性也是在进入塑性后发生了大变形才会引起不收敛问题。

大变形是因为网格发生了过大的变化,网格质量无法满足求解要求,这种情况一般只能通过网格自适应或调整网格划分,在变形趋势上贴近网格,改善网格质量变化。

对于接触不收敛的问题则主要是两点:穿透和接触状态突变(振荡)。发生穿透的节点后续可能会穿过接触搜索区域,导致非真实的物理现象和网格畸形;接触状态振荡则导致平衡方程迭代过程的更新出现较大变化,易引起矩阵奇异。对于接触来说,较大刚度对应会得到较小的几何穿透,与真实物理情景相符,但易引起接触振荡;较小刚度则与真实情况相悖,因此在接触刚度上需要寻找一种平衡,既能更快的收敛,又能与真实情况接近。

3、 不收敛解决方案

1)      Abaqus Visualization模块在计算报错后,可以通过Job Diagnostics功能查看迭代不收敛的原因和位置,通过这个工具,可以快速找出问题所在,然后判断是模型问题还是设置问题,或需要调整其它参数;

2)      对于接触穿透,可以通过调整接触属性法向行为,由Hard接触改为更柔和的法向接触关系,可以大大改善穿透引起的接触不收敛;

3)      对于其它形式的振荡,都可以通过阻尼来改善。阻尼能够起到衰减能力,减小振荡振幅的效果,无论是物理形式还是数值形式的振荡。因此可以更容易得到物理量的收敛;

4)      如果仍然无法得到收敛结果,也可以才用显式动力学分析来求解,显式动力学不同于隐式分析的牛顿辛普森迭代法,显式分析采用时间差分格式求解,没有收敛问题,很适合解决强非线性问题。缺点是计算量比较大,需要平衡计算成本。

这里我们要注意,通过我们修改设置参数来实现的收敛结果,一般需要做参数无关性分析,即使用改善收敛的参数不同赋值分别进行分析,如果结果变化不大则可以认为此参数不影响结果。类似于网格无关性分析。几个简单的方法,希望可以给大家带来收敛问题的帮助。但适当的简化模型,在仿真结果与计算效率之间平衡才是更适合工程的方案。