影響非線性收斂的因素

1、影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素很多：1、模型――主要是結構剛度的大小。對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導致數(shù)值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性――忽略小剛度構件的剛度貢獻。如出現(xiàn)上述的結構，要分析它，就得降低剛度很大的構件單元的剛度，可以加細網格劃分，或著改用高階單元（BEAMSHELLSHELLSOLID)。構件的連接形式（剛

2、接或鉸接）等也可能影響到結構的剛度。2、線性算法（求解器）。ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSEDIRECTSOLVER)、預共軛梯度法(PCGSOLVER)和波前法(FRONTDIRECTSLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強大的算法，一般默認即為稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。預共軛梯度法對于3D實體結構而言是最優(yōu)的算法，但當結構剛度呈現(xiàn)病態(tài)時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：1）、BEAM單元結構，SH

3、ELL單元結構，或以此為主的含3DSOLID的結構，用稀疏矩陣法；2）、3DSOLID的結構，用預共軛梯度法；3）、當你的結構可能出現(xiàn)病態(tài)時，用稀疏矩陣法；4）、當你不知道用什么時，可用稀疏矩陣法。3、非線性逼近技術。在ANSYS里還是牛頓－拉普森法和弧長法。牛頓－拉普森法是常用的方法，收斂速度較快，但也和結構特點和步長有關?；￠L法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應峰值和下降響應曲線。但也發(fā)現(xiàn)：在峰值點，弧長法仍可能失

4、效，甚至在非線性計算的線性階段，它也可能會無法收斂。為此，盡量不要從開始即激活弧長法，還是讓程序自己激活為好（否則出現(xiàn)莫名其妙的問題）。子步（時間步）的步長還是應適當，自動時間步長也是很有必要的。4、加快計算速度在大規(guī)模結構計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：充分利用ANSYSMAP分網和SWEEP分網技術，盡可能獲得六面體網格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。在生成四面體網格時，用四面體

5、單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節(jié)點，可以退化為10節(jié)點四面體單元，而92號單元為10節(jié)點單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機內存較大）。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E8改為1E4或1E5即可。5、荷載步的設置直接影響到收斂。應該注意以下幾點：1、設置足夠大的荷載步（將MAXMIUMSUBS

6、TEP=1000000），可以更容易收斂，避免發(fā)散的出現(xiàn)(nsubnsbstpnsbmxnsbmn)；2、設置足夠大的平衡迭代步數(shù)，默認為25，可以放大到很大(100)(eqiteqit)；3、將收斂準則調整，以位移控制時調整為0.05，以力控制為上面所列節(jié)點的塑性輸出量實際上是離節(jié)點最近的那個積分點的值。如果一個單元的所有積分點都是彈性的（EPEQ＝0），那么節(jié)點的彈性應變和應力從積分點外插得到，如果任一積分點是塑性的（EPEQ0），

7、那么節(jié)點的彈性應變和應力實際上是積分點的值，這是程序的缺省情況，但可以人為的改變它。程序使用中的一些基本原則：程序使用中的一些基本原則：下面的這些原則應該有助于可執(zhí)行一個精確的塑性分析1、所需要的塑性材料常數(shù)必須能夠足以描述所經歷的應力或應變范圍內的材料特性。2、緩慢加載，應該保證在一個時間步內，最大的塑性應變增量小于5%，一般來說，如果Fy是系統(tǒng)剛開始屈服時的載荷，那么在塑性范圍內的載荷增量應近似為：0.05Fy－對用面力或集中力加載