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千里-Pengdeng

念高危,则思谦冲而自牧;惧满盈,则思江海下百川!

 
 
 

日志

 
 

怎么知道ANSYS的结果是收敛的?  

2011-12-01 10:32:04|  分类: Ansys |  标签: |举报 |字号 订阅

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怎么知道ANSYS的结果是收敛的?

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ansys
收敛准则
非线性
杂谈
分类: ANSYS



        最近做了一些非线性方面的计算,也遇到了非线性计算中难以收敛的问题,现在把分析时的一些感受写出来,希望对大家有用,如果有误,还望大家不吝指正。 
        ansys计算非线性时会绘出收敛图,其中横坐标是cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。他们分别是累积迭代次数和绝对收敛范数,用来判断非线性分析是否收敛。   左上角写着呢,青色的是收敛判据,紫色的是每次迭代总合力值,要紫色的值小于等于青色的值才能收敛。从第一张图可知。计算结果没有收敛。
如我贴图所示,青、红为收敛判据,紫、蓝为迭代总合力、力矩的计算值,紫、蓝小于青、红为收敛,该图显示计算收敛。

 F代表力,M代表弯矩;
L2代表2范数,crit代表收敛准则。
当L2小于crit时,就代表收敛了。



怎么知道ANSYS的结果是收敛的?

图的右上角有图例:  
一般 蓝色的 表示根据收敛准则的收敛容限计算得到值   而紫色的 表示实际结构计算得到的误差 当紫色线低于蓝色线时,表示 此 子步 收敛, 一般的情况是,一旦紫色线低于蓝色线,此子步收敛后,在此基础上在增加一个子步的荷载增量,所以,此时,一般,紫色线会突然升高很多,跃过蓝色线,收敛准则有很多,常用的有 1范数、2范数、无穷范数,这在数值分析的书上有说明,两条曲线是收敛线,两条曲线是方程分析中的收敛值,当方程中的收敛值小于收敛线时,收敛才能保证!!  

ansys计算非线性时会绘出收敛图,其中横坐标是cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。他们分别是累积迭代次数和绝对收敛范数,用来判断非线性分析是否收敛。

曲线有兰线和紫线之分,兰线表示crit值(准则值),而紫线表示二范数的计算值
(L2),L2<crit,也即表示紫线和兰线相交或紫线在兰线下方,就表示这一子步已经收敛!

紫色线代表残差,蓝色线代表收敛准则,当残差浸入到收敛准则以下时,表示收敛。其中计算残差是所有单元内力的范数(一般是2范数),只有当残差小于准则时,非线性迭代才算收敛。
 

        ansys在每荷载步的迭代中计算非线性的收敛判别准则和计算残差。其中计算残差是所有单元内力的范数,只有当残差小于准则时,非线性叠代才算收敛。ansys的位移收敛是基于力的收敛的,以力为基础的收敛提供了收敛量的绝对值,而以位移为基础的收敛仅提供表现收敛的相对量度。一般不单独使用位移收敛准则,否则会产生一定偏差,有些情况会造成假收敛.(ansys非线性分析指南--基本过程Page.6) 。因此ansys官方建议用户尽量以力为基础(或力矩)的收敛误差,如果需要也可以增加以位移为基础的收敛检查。ANSYS缺省是用L2范数控制收敛。其它还有L1范数和L0范数,可用CNVTOL命令设置。在计算中L2值不断变化,若L2<crit的时候判断为收敛了。也即不平衡力的L2范数小于设置的criterion时判断为收敛。 
        由于ANSYS缺省的criterion计算是你全部变量的平方和开平方(SRSS)*valuse(你设置的值),所以crition也有小小变化。如有需要,也可自己指定crition为某一常数, CNVTOL,F,10000,0.0001,0 就指定力的收敛控制值为10000*0.0001=1。 另外,非线性计算中用到的一个开关是SOLCONTROL 如关闭SOLCONTROL 选项,那么软件默认收敛准则:力或弯矩的收敛容差是0.001,而不考虑位移的收敛容差;如果打开SOLCONTROL 选项,同样的默认收敛准则:力或弯矩的收敛容差是0.005,而位移收敛容差是0.05。 
        非线性收敛非常麻烦,与网格精度、边界条件、荷载步等一系列因素有关,单元的特点对收敛的影响很大,单元的性态不好收敛则困难些;合理的步长可以使求解在真解周围不至于振荡,步长过小,计算量太大,步长过大,会由于过大的荷载步造成不收敛。网格密度适当有助于收敛,网格太密计算量太大,当然太稀计算结果会有较大的误差。究竟多少往往要针对问题进行多次试算。 如果不收敛,可以考虑一下方法改进 
1.放松非线性收敛准则。 
(CNVTOL #Sets convergence values for nonlinear analyses). 
2.增加荷载步数。 
(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step) 
3.增加每次计算的迭代次数(默认的25次) 
(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep) 
4 重新划分单元试试,后续会得到不同的答案。 
就我的经验,前两种方法效果好一些,后一种方法不一定奏效。但应注意到,放大收敛准则其实是在降低计算精度的条件下得到近似解,并且放大的收敛准则是否与实际相符或有实际意义应仔细考虑。

 

请问:ANSYS非线性分析的收敛图,除了计算完成时显示,在后处理时,怎么再次调用查看呢?

如果你是ansys的专业选手,就应该看output windows ,时时关注计算的进度、错误等等关键信息。而不是看那个花哨的收敛曲线。

可以在Main menu>general Postproc>Plot results.Nodal solution中查看应力,应变等的收敛图。


 

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