重点-ANSYS收敛特性.doc

ANSYS非线性计算的收敛问题收敛准则主要有力的收敛，位移的收敛，弯矩的收敛和转角的收敛。一般用力控制加载时，可以使用残余力的2-范数控制收敛；而位移控制加载时，最好用位移的范数控制收敛。收敛精度默认为 0.1%，但一般可放宽至 5%，以提高收敛速度。使用力收敛是绝对的,而位移收敛并不一定代表你的 计算真 的 收敛,但很多情况下使用位移更容易得到想要的 结果ANSYS中的收敛准则默认情况如下：cnvtol,lab,value,toler,norm,minref1）在solcontrol 为打开状态时，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。2）在solcontrol 为关闭状态时，对于力和力矩来说，其默认值为0.001。默认情况下solcontrol 为打开状态，因此如果用户完全采用默认的话，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。在分析中追踪到沿荷载挠度曲线?反向“漂移回去”，是一个典型的难题，这是由于太大或者太小的弧长半径引起的。研究荷载-挠度曲线可以搞清楚这一点，。然后可应用nsubst和arclen命令调整弧长半径大小和范围。加快收敛的方法有一下几种：1可以增大荷载子步数 nsubst,nsbstp,nsbmn,carry2修改收敛准则 cnvtol,lab,value,toler,norm,minref3打开优化的非线性默认求解设置和某些强化的内部求解算法， solcontrol,key1,key2,key3,vtol（一般情况下，默认是打开的）4重新划分网格 网格的单元不宜太大或太小一般在510厘米左右5 检查模型的正确性1) 关于位移判据当结构受力后硬化严重时,位移增量的微小变化将引起失衡力的很大偏差.另外,当相邻两次迭代得到的位移增量范数之比跳动较大时,将把一个本来收敛的问题判定为不收敛.所以在这两种情况下不能用位移准则.2) 关于力判据当物体软化严重时,或材料接近理想塑性时,失衡力的微小变化将引起位移增量的很大偏差.所以在这种情况下不能用失衡力判据如果单独用位移控制收敛,就可能出现第一次跌代后力和位移是收敛的,但第二次就跌代计算的位移很小,可能认为是收敛的解,实际离真正的解很远.应当使用力收敛检查或以位移为基础检查,不单独使用她们.convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys可以用cnvtol命令,如：cnvtol,f,10000,0.00001,2,其中f是指采用力结果，10000是收敛绝对值，0.00001是收敛系数，2是收敛2范数。收敛准则应该是指选取那种结果进行收敛判定，通常有三种选择，分别是力（f），位移（u）、和能量。当然这三种形式可以单独使用也可以联合使用。收敛准则的另一层意思应该是选取什么范数形式（1、2、3范数）。一般结构通常都选取2范数格式。而收敛值只是收敛准则中的一部分，如cnvtol命令中的收敛绝对值与收敛系数的乘积就应该是你所指的收敛值（convergence value）。ansys 使用收敛准则有L1，L2，L（无穷大）三个收敛准则。在工程中，一般使用收敛容差（0.05）就可以。建议使用位移收敛准则( cnvtol,u,0.05, )与力收敛准则( cnvtol,f，0.05, )。因为仅仅只使用一个收敛准则，会存在较大的误差。假如你只能是使用一个收敛准则，建议你提高收敛容差（0.01以下）。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。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L2crit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。ANSYS的非线性收敛准则ansys非线性问题 ANSYS的非线性收敛准则-转自中华钢结构论坛CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREFANSYS中,非线性收敛准则主要有力的收敛，位移的收敛，弯矩的收敛和转角的收敛。一般用力的控制加载时，可以使用残余力的2-范数控制收敛；而位移控制加载时，最好用位移的范数控制收敛。When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present.When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment.收敛精度一般可放宽至 5%，以提高收敛速度。加快收敛的方法有一下几种： 1可以增大荷载子步数,nsubst,nsbstp,nsbmn,carry 2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref 3 打开优化的非线性默认求解设置和某些强化的内部求解算法， solcontrol,key1,key2,key3,vtol（一般情况下，默认是打开的） 4重新划分网格,网格的单元不宜太大或太小, 一般在510厘米左右 5 检查模型的正确性下面计算收敛过程图中的各个曲线的具体含义是什么？非线性计算是一个迭代计算的过程，曲线表示两次迭代之间的误差，图中分别表示力和位移在迭代过程中的每次迭代之间的误差关于ansys中收敛准则(cnvtol)理解ansys中依据缺省的收敛准则，程序将对不平衡力SRSS与VALUE*TOLER的值进行比较；而VALUE的缺省值是在SRSS和MINREF中取较大值。现假如TOLER的缺省值是0.1的话，这个准则是不是可以理解成后一次的SRSS是前一次的SRSS的01倍就收敛啦？ 请指点我是这样理解的例如下面的命令流: cnvtol,f,5000,0.0005,0 cnvtol,u,10,0.001,2 如果不平衡力（独立的检查每一个自由度）小于等于5000*0.0005（也就是2.5），并且如果位移的变化小于等于10*0.001时，认为子步是收敛的。ANSYS中收敛准则，程序默认力与位移共同控制，并且收敛的控制系数好像是0.001。这样的收敛精度一般很难使塑性分析收敛，对于一般的塑性分析收敛问题，前几个荷载步（弹性阶段）用力与位移共同控制，进入塑性后用力控制或位移控制，也可以先用力后用位移控制（位移控制比较容易收敛），至于控制系数取多少，自己根据需要逐步放大直至收敛！也有人建议最后用能量来控制收敛，convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys可以用cnvtol命令,如：cnvtol,f,10000,0.00001,2,其中f是指采用力结果，10000是收敛绝对值，0.00001是收敛系数，2是收敛2范数。 收敛准则应该是指选取那种结果进行收敛判定，通常有三种选择，分别是力（f），位移（u）、和能量。当然这三种形式可以单独使用也可以联合使用。收敛准则的另一层意思应该是选取什么范数形式（1、2、3范数）。一般结构通常都选取2范数格式。 而收敛值只是收敛准则中的一部分，如cnvtol命令中的收敛绝对值与收敛系数的乘积就应该是你所指的收敛值（convergence value）。 ansys 使用收敛准则有L1，L2，L（无穷大）三个收敛准则。 在工程中，一般使用收敛容差（0.05）就可以拉。 建议使用位移收敛准则( cnvtol,u,0.05, )与力收敛准则( cnvtol,f，0.05, )。因为仅仅只使用一个收敛准则，会存在较大的误差。 假如你只能是使用一个收敛准则，建议你提高收敛容差（0.01以下）。 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。 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L2SHELL,SHELL-SOLID)。构件的连接形式（2刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。2、线性算法（求解器）。ANSYS中的非线性算法主要有：稀疏矩阵法(SPARSE DIRECT SOLVER)、预共轭梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩阵法是性能很强大的算法，一般默认即为稀疏矩阵法（除了子结构计算默认波前法外）。预共轭梯度法对于3-D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。为此推荐以下算法：1）、BEAM单元结构，SHELL单元结构，或以此为主的含3-D SOLID的结构，用稀疏矩阵法；2）、3-D SOLID的结构，用预共轭梯度法；3）、当你的结构可能出现病态时，用稀疏矩阵法；4）、当你不知道用什么时，可用稀疏矩阵法。3、非线性逼近技术。在ANSYS里还是牛顿拉普森法和弧长法。牛顿拉普森法是我们常用的方法，收敛速度较快，但也和结构特点和步长有关。弧长法常被某些人推崇备至，它能算出力加载和位移加载下的响应峰值和下降响应曲线。但也发现：在峰值点，弧长法仍可能失效，甚至在非线性计算的线性阶段，它也可能会无法收敛。为此，我们尽量不要从开始即激活弧长法，还是让程序自己激活为好（否则出现莫名其妙的问题）。子步（时间步）的步长还是应适当，自动时间步长也是很有必要的。A：如何加快计算速度在大规模结构计算中，计算速度是一个非常重要的问题。下面就如何提高计算速度作一些建议：充分利用ANSYS MAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。在生成四面体网格时，用四面体单元而不要用退化的四面体单元。比如95号单元有20节点，可以退化为10节点四面体单元，而92号单元为10节点单元，在此情况下用92号单元将优于95号单元。选择正确的求解器。对大规模问题，建议采用PCG法。此法比波前法计算速度要快10倍以上（前提是您的计算机内存较大）。对于工程问题，可将ANSYS缺省的求解精度从1E-8改为1E-4或1E-5即可。波前法，PCG法都是方程组求解方法的一种。方程组解法：(1) 直接解法：a.稀疏矩阵法；b. 波前解法a. 稀疏矩阵法：占内存大，但运算次数少；通过变换刚度矩阵的顺序使得非零元素最少b. 波前解法： 波前法的特点是：刚度矩阵K和载荷列阵P不按自然编号进入内存而按计算时参加运算的顺序排列； 在内存中只保留尽可能少的一部分K和P的元素。(2) 迭代解法：JCG法；PCG法；ICCG法 JCG法：可解实数、对称、非对称矩阵 PCG法：高效求解各种矩阵（包括病态），但仅解实、对称矩阵 ICCG法：类似JCG,但更强对大规模问题，建议采用PCG法。此法比波前法计算速度要快10倍以上（前提是您的计算机内存较大）。求解时出现Negative jacobian 2D?如何解决？1、网格划分细密一些，关键部位要细化，另外步长不能选择太大，尽量为最小网格尺寸的三分之一。 2、negative jacobian 2D 我可以明确的说，jacobian矩阵为负数，证明你的单元节点编号不是按照逆时针，或者你的单元节点所围成的面积不符合你选定的单元形式，或者你的单元出现了畸变，因而出现的病态方程，最好重新划分单元，单元宜粗，然后再细分，保证不出现病态方程用有限元进行弹塑性变形的塑性计算有一个要求就是雅克比矩阵大于零估计是材料参数不当或网格畸变过大导致的/content/558_1744815_1.html/share/detail/16750645ANSYS的非线性收敛准则-转自中华钢结构论坛2007年04月09日 星期一 07:32 P.M.CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREFANSYS中,非线性收敛准则主要有力的收敛，位移的收敛，弯矩的收敛和转角的收敛。一般用力的控制加载时，可以使用残余力的2-范数控制收敛；而位移控制加载时，最好用位移的范数控制收敛。When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present.When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment.收敛精度一般可放宽至 5%，以提高收敛速度。加快收敛的方法有一下几种： 1可以增大荷载子步数,nsubst,nsbstp,nsbmn,carry 2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref 3 打开优化的非线性默认求解设置和某些强化的内部求解算法， solcontrol,key1,key2,key3,vtol（一般情况下，默认是打开的） 4重新划分网格,网格的单元不宜太大或太小, 一般在510厘米左右 5 检查模型的正确性下面计算收敛过程图中的各个曲线的具体含义是什么？非线性计算是一个迭代计算的过程，曲线表示两次迭代之间的误差，图中分别表示力和位移在迭代过程中的每次迭代之间的误差关于ansys中收敛准则(cnvtol)理解ansys中依据缺省的收敛准则，程序将对不平衡力SRSS与VALUE*TOLER的值进行比较；而VALUE的缺省值是在SRSS和MINREF中取较大值。现假如TOLER的缺省值是0.1的话，这个准则是不是可以理解成后一次的SRSS是前一次的SRSS的01倍就收敛啦？ 请指点我是这样理解的例如下面的命令流: cnvtol,f,5000,0.0005,0 cnvtol,u,10,0.001,2 如果不平衡力（独立的检查每一个自由度）小于等于5000*0.0005（也就是2.5），并且如果位移的变化小于等于10*0.001时，认为子步是收敛的。ANSYS中收敛准则，程序默认力与位移共同控制，并且收敛的控制系数好像是0.001。这样的收敛精度一般很难使塑性分析收敛，对于一般的塑性分析收敛问题，前几个荷载步（弹性阶段）用力与位移共同控制，进入塑性后用力控制或位移控制，也可以先用力后用位移控制（位移控制比较容易收敛），至于控制系数取多少，自己根据需要逐步放大直至收敛！也有人建议最后用能量来控制收敛，convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys可以用cnvtol命令,如：cnvtol,f,10000,0.00001,2,其中f是指采用力结果，10000是收敛绝对值，0.00001是收敛系数，2是收敛2范数。 收敛准则应该是指选取那种结果进行收敛判定，通常有三种选择，分别是力（f），位移（u）、和能量。当然这三种形式可以单独使用也可以联合使用。收敛准则的另一层意思应该是选取什么范数形式（1、2、3范数）。一般结构通常都选取2范数格式。 而收敛值只是收敛准则中的一部分，如cnvtol命令中的收敛绝对值与收敛系数的乘积就应该是你所指的收敛值（convergence value）。 ansys 使用收敛准则有L1，L2，L（无穷大）三个收敛准则。 在工程中，一般使用收敛容差（0.05）就可以拉。 建议使用位移收敛准则( cnvtol,u,0.05, )与力收敛准则( cnvtol,f，0.05, )。因为仅仅只使用一个收敛准则，会存在较大的误差。 假如你只能是使用一个收敛准则，建议你提高收敛容差（0.01以下）。 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。 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L2SHELL,SHELL-SOLID)。构件的连接形式（2刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。2、线性算法（求解器）。ANSYS中的非线性算法主要有：稀疏矩阵法(SPARSE DIRECT SOLVER)、预共轭梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩阵法是性能很强大的算法，一般默认即为稀疏矩阵法（除了子结构计算默认波前法外）。预共轭梯度法对于3-D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