关于ansys非线性分析的几点忠告
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非线性结构分析非线性结构的定义在日常生活中,会经常遇到结构非线性。
例如,无论何时用钉书针钉书,金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。
(看图1─1(a))如果你在一个木架上放置重物,随着时间的迁移它将越来越下垂。
(看图1─1(b))。
当在汽车或卡车上装货时,它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。
(看图1─1(c))如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.图1─1 非线性结构行为的普通例子非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多,它可以被分成三种主要类型:状态变化(包括接触)许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如,一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。
轴承套可能是接触的,也可能是不接触的,冻土可能是冻结的,也可能是融化的。
这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。
状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中),也可能由某种外部原因引起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。
ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。
接触是一种很普遍的非线性行为,接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。
几何非线性如果结构经受大变形,它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。
一个例的垂向刚性)。
随着垂向载荷的增加,杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少,导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。
图1─2 钓鱼杆示范几何非线性材料非线性非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。
许多因素可以影响材料的应力──应变性质,包括加载历史(如在弹─塑性响应状况下),环境状况(如温度),加载的时间总量(如在蠕变响应状况下)。
牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。
然而,非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。
需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。
ANSYS结构非线性分析指南ANSYS是一个强大的工程仿真软件,能够对各种复杂的结构进行分析。
其中,结构非线性分析是其中一种重要的分析方法,它能够模拟结构在非线性载荷和变形条件下的行为。
本文将为您提供一个ANSYS结构非线性分析的指南,帮助您更好地理解和应用这个方法。
首先,我们需要明确结构非线性分析的目标。
一般来说,结构非线性分析主要用于研究结构在大变形、材料非线性、接触或摩擦等复杂条件下的响应。
例如,当结构受到极大的外力作用时,其产生的变形可能会导致材料的非线性行为,这时我们就需要进行非线性分析。
在进行非线性分析之前,我们需要进行准备工作。
首先,我们需要准备一个几何模型,可以通过CAD软件导入或者直接在ANSYS中绘制。
然后,我们需要选择合适的材料模型,这将直接影响分析结果的准确性。
ANSYS提供了多种材料模型,例如线弹性模型、塑性模型和粘弹性模型等。
接下来,我们需要定义边界条件和载荷。
边界条件指明了结构的固定边界和自由边界,这决定了结构的位移约束。
载荷是作用在结构上的外力或者外界约束,例如压力、点载荷或者摩擦力等。
在非线性分析中,载荷的大小和施加方式可能会导致结构的非线性响应,因此需要仔细选择。
接下来,我们需要选择适当的非线性分析方法。
ANSYS提供了多种非线性分析方法,例如几何非线性分析、材料非线性分析和接触非线性分析等。
几何非线性分析适用于大变形情况下的分析,材料非线性分析适用于材料的弹塑性行为分析,而接触非线性分析适用于多个结构之间的接触行为分析。
在进行非线性分析之前,我们需要对模型进行预处理,包括网格划分和解算控制参数的设置。
网格划分的精度会直接影响分析结果的准确性,因此需要进行适当的剖分。
解算控制参数的设置涉及到收敛性和稳定性的问题,需要进行合理的调整。
然后,我们可以进行非线性分析了。
ANSYS提供了多种求解器,例如Newton-Raphson方法和弧长法等。
这些求解器可以通过迭代算法来求解非线性方程组,得到结构的响应结果。
ANSYS几何非线性概述一、什么是非线性什么是非线性(non-linear)?按照百度百科的解释,非线性是指变量之间的数学关系不是直线而是曲线、曲面或不确定的属性。
而对于工程结构而言,非线性或者说非线性行为,是指外部荷载引起工程结构刚度显著改变的一种行为。
如果绘制一个非线性结构的荷载-位移曲线,则力与位移的曲线为非线性函数。
ANSYS非线性主要分为以下三大类:1、几何非线性大应变、大位移、大旋转2、材料非线性塑性、超弹性、粘弹性、蠕变3、状态改变非线性接触、单元生死其中几何非线性和材料非线性是土木工程结构计算中最为常见的两种类型。
二、结构几何非线性概念理解如果一个结构在受荷的过程经历了大变形,则变化后的几何形状能引起非线性行为。
例如,上述例子,杆梢在轻微横向作用下是柔软的,当外部横向荷载加大时,杆的几何形状发生改变,力矩臂减小,引起杆的刚化响应。
几何非线性主要分为如下三种现象:1.单元的形状改变(面积、厚度),其单独的单元刚度也将改变2.单元的取向发生转动,其局部刚度在转化为全局分量时将会发生变化。
3.单元应变产生较大的平面内应力状态引起平面法向刚度的改变。
随着垂直挠度UY 的增加,较大的膜应力SX 将会导致刚化效应。
上述三种情况的关系如下:应力刚化三、ANSYS几何非线性注意事项1、建模注意事项 (a )单元选择注意事项在定义单元类型时,应明白如果分析的过程中有几何非线性,应确保所选单元类型支持相应的几何非线性效应。
例如shell63单元支持应力刚化和大挠度,但不支持大应变;而shell181则支持所有的三类几何非线性,可在单元描述的特殊特征列表中找到类似信息。
特别是在选择接触单元的时候应慎重,有的接触单元是没有任何非线性能力,例如CONTAC52.同时应注意剪切锁定以及体积锁定等不可压缩性所带来的收敛困难。
(b )预见网格扭曲ANSYS 在第一迭代之前,会检查网格的质量;在大应变分析中,迭代计算过后的网格或许会变得严重扭曲,为防止出现不良形状,可以预见网格扭曲从而修改原始网格。
ANSYS学习经验总结1学习ANSYS需要认识到的几点相对于其他应用型软件而言,ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件,对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程,是一门相当难学的软件,因而,要学好ANSYS,对学习者就提出了很高的要求,一方面,需要学习者有比较扎实的力学理论基础,对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断,可以说,理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平;另一方面,需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。
在学习ANSYS的方法上,为了让初学者有一个比较好的把握,特提出以下五点建议:1.1将ANSYS的学习紧密与工程力学专业结合起来毫无疑问,刚开始接触ANSYS时,如果对有限元,单元,节点,形函数等《有限元单元法及程序设计》中的基本概念没有清楚的了解话,那么学ANSYS很长一段时间都会感觉还没入门,只是在僵硬的模仿,即使已经了解了,在学ANSYS之前,也非常有必要先反复看几遍书,加深对有限元单元法及其基本概念的理解。
作为工程力学专业的学生,虽然力学理论知识学了很多,但对许多基本概念的理解许多人基本上是只停留于一个符号的认识上,理论认识不够,更没有太多的感性认识,比如一开始学ANSYS时可能很多人都不知道钢材应输入一个多大的弹性模量是合适的。
而在进行有限元数值计算时,需要对相关参数的数值有很清楚的了解,比如材料常数,直接关系到结果的正确性,一定要准确。
实际上在学ANSYS时,以前学的很多基本概念和力学理论知识都忘得差不多了,因而遇到有一定理论难度的问题可能很难下手,特别是对结果的分析,需要用到《材料力学》,《弹性力学》和《塑性力学》里面的知识进行理论上的判断,所以在这种情况下,复习一下《材料力学》,《弹性力学》和《塑性力学》是非常有必要的,加深对基本概念的理解,实际上,适当的复习并不要花很多时间,效果却很明显,不仅能勾起遥远的回忆,加深理解,又能使遇到的问题得到顺利的解决。
ansys解决非线性分析不收敛的技巧大家都提到了收敛困难的问题为加速收敛应该注意一下几个问题:1收敛容差ANSYS缺省的收敛准则会根据单元的不同而检查不同的收敛力素和容差例如当采用olid65和link8时,缺省的要检查F和DISP两个力素其容差也是缺省的(Help中有)对于钢筋混凝土结构一般而言其位移比较小仅使用F力素收敛即可但其容差也同时放松一般采用5%即可(缺省是5)命令:cnvtol,f,,0.05,22其它选项的设置自动时间步打开此选择可以让程序决定子步间荷载增量的大小及其是增加或是减小收敛速度较快(命令autot,1)打开后似乎定义的子步数不起控制作用了打开线性搜索可以帮助收敛的速度(命令:lnrch,1)打开预测器可以帮助收敛的速度(命令red,on)平衡迭代次数在每一子步中的迭代次数缺省是25,将其增加例如改为50(命令:neqit,50)NSUBST此值不宜过小否则计算过程中老是调整影响计算速度当然对于比较简单的算例或是分布模型可能不需要如此多的选项但对于复杂的模型是需要的各位可以试试影响非线性收敛稳定性及其速度的因素很多:1、模型——主要是结构刚度的大小。
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,在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差,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,或着改用高阶单元(BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。
构件的连接形式(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(SPARSEDIRECTSOLVER)、预共轭梯度法(PCGSOLVER)和波前法(FRONTDIRECTSLOVER)。
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)。
第四章材料非线性分析4.1 材料非线性概述许多与材料有关的参数可以使结构刚度在分析期间改变。
塑性、非线性弹性、超弹性材料、混凝土材料的非线性应力—应变关系,可以使结构刚度在不同载荷水平下(以及在不同温度下)改变。
蠕变、粘塑性和粘弹性可以引起与时间、率、温度和应力相关的非线性。
膨胀可以引起作为温度、时间、中子流水平(或其他类似量)函数的应变。
ANSYS程序应可以考虑多种材料非线性特性:1.率不相关塑性指材料中产生的不可恢复的即时应变。
2.率相关塑性也可称之为粘塑性,材料的塑性应变大小将是加载速度与时间的函数。
3.材料的蠕变行为也是率相关的,产生随时间变化的不可恢复应变,但蠕变的时间尺度要比率相关塑性大的多。
4.非线性弹性允许材料的非线性应力应变关系,但应变是可以恢复的。
5.超弹性材料应力应变关系由一个应变能密度势函数定义,用于模拟橡胶、泡沫类材料,变形是可以恢复的。
6.粘弹性是一种率相关的材料特性,这种材料应变中包含了弹性应变和粘性应变。
7.混凝土材料具有模拟断裂和压碎的能力。
8.膨胀是指材料在中子流作用下的体积扩大效应。
4.2 塑性分析4.2.1 塑性理论简介许多常用的工程材料,在应力水平低于比例极限时,应力—应变关系为线性的。
超过这一极限后,应力—应变关系变成非线性,但却不一定是非弹性的。
以不可恢复的应变为特征的塑性,则在应力超过屈服点后开始出现。
由于屈服极限与比例极限相差很小,ANSYS程序在塑性分析中,假设这二个点相同,见图4-1。
图4-1 弹塑性应力-应变曲线塑性是一种非保守的(不可逆的),与路径相关的现象。
换句话说,荷载施加的顺序,以及什么时候发生塑性响应,影响最终求解结果。
如果用户预计在分析中会出现塑性响应,则应把荷载处理成一系列的小增量荷载步或时间步,以使模型尽可能附合荷载—响应路径。
最大塑性应变是在输出(Jobname.OUT)文件的子步信息中打印的。
在一个子步中,如果执行了大量的平衡迭代,或得到大于15%的塑性应变增量,则塑性将激活自动时间步选项[AUTOTS ](GUI :Main Menu>Solution> Sol'n Control:Basic Tab 或 MainMenu>Solution>Unabridged Menu> Time /Frequenc>Time and Substps)。
第二章开始结构非线性分析2.1 在ANSYS中执行非线性分析ANSYS应用基于问题物理特性的自动求解控制方法,把各种非线性分析控制参数设置到合适的值。
如果用户对这些设置不满意,还可以手工设置。
下列命令的缺省设置已进行了优化处理: AUTOTS PRED MONITORDELTIM NROPT NEQITNSUBST TINTP SSTIFCNVTOL CUTCONTROL KBCLNSRCH OPNCONTROL EQSLVARCLEN CDWRITE LSWRITE这些命令及其设置在将在后面讨论。
参见《ANSYS Commands Reference》。
如果用户选择自己的设置而不是ANSYS的缺省设置,或希望用以前版本的ANSYS的输入列表,则可用/SOLU模块的SOLCONTROL,OFF命令,或在/BATCH命令后用/CONFIG,NLCONTROL,OFF命令。
参见SOLCONTROL命令的详细描述。
ANSYS对下面的分析激活自动求解控制:∙单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析,在求解自由度为UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时;∙单场的非线性或瞬态热分析,在求解自由度为TEMP时;注意--本章后面讨论的求解控制对话框,不能对热分析做设置。
用户必须应用标准的ANSYS求解命令或GUI来设置。
2.2 非线性静态分析步骤尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂,但处理基本相同。
只是在非线形分析的过程中,添加了需要的非线形特性。
非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。
如同任何静态分析,处理流程主要由以下主要步骤组成:∙建模;∙设置求解控制;∙设置附加求解控制;∙加载;∙求解;∙考察结果。
2.2.1 建模这一步对线性和非线性分析基本上是一样的,尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质,参考§4《材料非线性分析》,和§6.1《单元非线性》。
如果模型中包含大应变效应,应力─应变数据必须依据真实应力和真实(或对数)应变表示。
接触分析接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和成立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然转变的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种大体类型:刚体-柔体的接触,和柔体-柔体的接触,在刚体-柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被看成刚体,(与它接触的变形体相较,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体-柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触,另一类,柔体-柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式:点-点,点-面,和面-面,每种接触方式利用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模,首先必需熟悉到模型中的哪些部份可能会彼此接触,若是彼此作用的其中之一是一点,模型的对应组元是一个结点。
若是彼此作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSYS 利用的接触单元和利用它们的进程,下面分类详述。
点-点接触单元点-点接触单元主要用于模拟点-点的接触行为,为了利用点-点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这种接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即便在几何非线性情况下)若是两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)维持小量,那么可以用点-点的接触单元来求解面-面的接触问题,过盈装配问题是一个用点-点的接触单元来模拟面-面的接触问题的典型例子。
关于非线性分析的几点忠告了解程序的运作方式和结构的表现行为如果你以前没有使用过某一种特别的非线性特性,在将它用于大的,复杂的模型前,构造一个非常简单的模型(也就是,仅包含少量单元),以及确保你理解了如何处理这种特性。
通过首先分析一个简化模型,以便使你对结构的特性有一个初步了解。
对于非线性静态模型,一个初步的线性静态分析可以使你知道模型的哪一个区域将首先经历非线性响应,以及在什么载荷范围这些非线性将开始起作用。
对于非线性瞬态分析,一个对梁,质量块及弹簧的初步模拟可以使你用最小的代价对结构的动态有一个深入了解。
在你着手最终的非线性瞬时动态分析前,初步非线性静态,线性瞬时动态,和/或模态分析同样地可以有助于你理解你结构的非线性动态响应的不同的方面。
阅读和理解程序的输出信息和警告。
至少,在你尝试后处理你的结果前,确保你的问题收敛。
对于与路程相关的问题,打印输出的平衡迭代记录在帮助你确定你的结果是有效还是无效方面是特别重的。
简化尽可能简化最终模型。
如果可以将3─D结构表示为2─D平面应力,平面应变或轴对称模型,那么这样做,如果可以通过对称或反对称表面的使用缩减你的模型尺寸,那么这样做。
(然而,如果你的模型非对称加载,通常你不可以利用反对称来缩减非线性模型的大小。
由于大位移,反对称变成不可用的。
)如果你可以忽略某个非线性细节而不影响你模型的关键区域的结果,那么这样做。
只要有可能就依照静态等效载荷模拟瞬时动态加载。
考虑对模型的线性部分建立子结构以降低中间载荷或时间增量及平衡迭代所需要的计算时间。
采用足够的网格密度考虑到经受塑性变形的区域要求一个合理的积分点密度。
每个低阶单元将提供和高阶单元所能提供的一样多积分点数,因此经常优先用于塑性分析。
在重要塑性区域网格密度变得特别地重要,因为大挠度要求对于一个精确的解,个单元的变形(弯曲)不能超过30度。
在接触表面上提供足够的网格密度以允许接触应力以一种平滑方式分布。
提供足够用于分析应力的网格密度。
那些应力或应变关心的面与那些需要对位移或非线性解析处的面相比要求相对好的网格。
使用足够表征最高的重要模态形式的网格密度。
所需单元数目依赖于单元的假定位移形状函数,以及模态形状本身。
使用足够可以用来分析通过结构的任何瞬时动态波传播的网格密度。
如果波传播是重要的,那么至少提供20个单元来分析一个波长。
逐步加载对于非保守的,与路径相关的系统,你需要以足够小的增量施加载荷以确保你的分析紧紧地跟随结构的载荷响应曲线。
有时你可以通过逐渐地施加载荷提高保守系统的收敛特性,从而使所要求的Newton_Raphson平衡迭代次数最小。
合理地使用平衡迭代务必允许程序使用足够多的平衡迭代〔NEQIT〕。
在缓慢收敛,路径无关的分析中这会是特别重要的。
相反地,在与路径严重相关的情况下,可能不应该增加平衡迭代的最大次数超过程序的缺省值(25)。
如果路径相关问题在一个给定的子步内不能快速收敛,那么你的解可能偏离理论载荷响应路径太多。
这个问题当你的时间步长太大时出现。
通过强迫你的分析在一个较小的迭代次数后终止,你可以从最后成功地收敛的时间步重起动〔ANTYPE〕,建立一个较小的时间步长,然后继续求解。
打开二分法2AUTOTS,ON〕会自动地用一个较小的时间步长重起动求解。
克服收敛性问题如果问题中出现负的主对角元,计算出过度大的位移,或者仅仅没能在给定的最大平衡迭代次数内达到收敛,则收敛失败发生。
收敛失败可能表明出结构物物理上的不稳定性,或者也可能仅是有限无模型中某些数值问题的结果。
ANSYS程序提供几种可以用来在分析中克服数值不稳性的工具。
如果正在模拟一个实际物理意义上不稳定的系统(也就是,具有零或者负的刚度),那么将拥有更多的棘手问题。
有时你可以应用一个或更多的模拟技巧来获得这种情况下的一个解。
让我们来探讨一下某些你可以用来尝试提高你的分析的收敛性能的技术。
打开自动时间步长当打开自动时间步长时,往往需要一个小的最小的时间步长(或者大的最大的步长数)。
当有接触单元(如CONTACT48,CONTACT12,等等)时使用自动时间分步,程序可能趋向于重复地进行二分法直到它达到最小时间步长。
然后程序将在整个求解期间使用最小时间步长,这样通常产生一个稳定但花费时间的解。
接触单元具有一个控制程序在它的时间步选择中将是多么保守的选项设置(KEYOPT(7)),这样,允许你加速在这些情况下的运行时间。
对于其它的非线性单元,你需要仔细地选择你的最小时间步。
如果你选择一个太小的最小时间步,自动时间分步算法可能使你的运行时间太长。
相反地,使你的最小时间步长太大可能导致不收敛。
务必对时间步长设置一个最大限度(〔DELTIM〕或者〔NSUBST〕),特别别是对于复杂的模型。
这确保所有重要的模态和特性将被精确地包含进。
这在下列情况下可能是重要的。
具有局部动态行为特性的问题(例如,涡轮叶片和轮毂部件),在这些问题中系统的低频能量含量以优势压倒高频范围。
具有很短的渐进加载时间问题。
如果时间步长允许变得太大,载荷历程的渐进部分可能不能被精确地表示出来。
包含在一个频率范围内被连续地激励的结构的问题(例如,地震问题)。
当模拟运动结构(具有刚体运动的系统)时注意。
分析输入或系统驱动频率所要求的时间步通常比分析结构的频率所要求的大几个数量级。
采用这样粗略的一个时间步会将相当大的数值干扰引入解中;求解甚至可能变得不稳定。
下面这些准则通常可以帮助你获得一个好的解:如果实际可行,采用一个至少可以分析系统的第一阶非零频率的时间步长。
把重要的数值阻尼(在TINTP命令中0.05〈P〈1)加到求解中以过滤出高频噪音,特别是如果采用了一个精略的时间步长时,由于阻尼(质量矩阵乘子,ALPHAD命令)会阻碍系统的刚体运动(零频率模态),在一个动态运动分析中不要使用它。
避免强加的位移历程说明,因为强加的位移输入具有(理论上)加速度上的无限突跃,对于Newmark 时间积分算法其导致稳定性问题。
使用二分法无论何时你打开自动时间步长〔AUTOTS,ON〕,二分法被自动激活。
这个特性通常会使你能够从由于采用一个太大的时间步导致的收敛失败中恢复。
它受最小时间步长限制(〔NSUBST,DELTIM〕)。
二分法对于任何对加载步长敏感的分析一般是有益的。
对于发现一个非线性系统的屈曲临界负载它同样是有用的。
使用Newton-Raphson选项和自适应下降因子Newton-Raphson选项的最佳选择将依据存在于你模型中的非线性种类变化。
尽管通过让程序选择Newton-Raphson选项〔NROPT,AUTO〕通常你会获得最佳的收敛特性,但也可能偶尔遇到使用一些其它选择会更有效的情况。
例如,如果非线性材料的行为发生在你模型的一个相对小的区域中,采用修正的Newton-Raphson或者初始刚度选项可以降低分析的总体CPU代价。
自适应下降因子〔NROPT〕和塑性以及某些非线性单元,包括接触单元同时使用。
在几乎没有载荷重新分配的情况下,通过关闭这个特性你可以获得更快的收敛性。
自适应下降在仅有大挠度的非线性的问题中几乎没有效果。
使用线性搜索线性搜索〔LNSRCH〕作为一个对自适应下降〔NROPT〕的替代会是有用的。
(一般地,你不应同时既激活线性搜索又激活自适应下降。
)线性搜索方法通常导致收敛,但在时间上它可能是缓慢的和昂贵的(特别是具有塑性时),在下列情况下你可以设置线搜索为打开状态:当你的结构是力加载的(其与位移控制的相反)时。
如果你正在分析一个刚度增长的“薄膜”结构(如一根钓鱼杆)。
如果你注意到(从程序的输出信息)你的分析正导致自适应下降频频被激活。
应用预测预测〔PRED〕基于基于前一个时间步的求解预估在这个时间步中的求解情况,因此可能减少所需的平衡迭代次数。
如果非线性响应相对地平滑这个特性会是有益的。
在大转动和粘弹性分析中它一般不是有益的。
应用弧长方法对于许多物理意义上不稳定的结构你可以应用弧长方法〔ARCLEN〕,〔ARCTRM〕来获得数值上稳定的解,当应用弧长方法时,请记住下列考虑事项:弧长方法限制于仅具有渐进加载方式的静态分析。
程序由第一个子步的第一次迭代的载荷(或位移)增量计算出参考弧长半径,采用下列公式:参考弧长半径=总体载荷(或位移)÷NSBSTP这里NSBSTP是NSUBST命令中指定的子步数。
当选择子步数时,考虑到更多的子步将导致很长的求解时间。
理想地,你会选择一个最佳有效解所需的最小子步数。
或许你不得不对所需的子步数进行“评诂”,按照需要调整后再重新求解。
当弧长方法是激活的时,不要使用线搜索〔LNSRCH〕,预测〔PRED〕,自适应下降〔NROPT,,,ON〕自动时间分步〔AUTOTS,TIME,DELTIM〕,或时间积分效应〔TIMINT〕。
不要尝试将收敛建立在位移的基础上〔CNVTOL,U〕。
使用力的收敛准则(CNVTOL,F〕要用弧长方法来帮助使求解时间最小化,一个单一子步中的最大平衡迭代数应当小于或等于15。
如果一个弧长求解在规定的最大迭代次数内〔NEQIT〕没能收敛,程序将自动进行二分且继续分析。
直到获得一个收敛的解,或者最小的弧长半径被采用(最小半径由NSUBST〔NSUBST〕和MINARC 〔ARCLEN〕定义)。
一般地,你不能应用这种方法来在一个确定的载荷或位移值处获得一个解因为这个值随获得的平衡态改变(沿球面弧)。
类似地,当在一个非线性屈曲分析中应用弧长方法来在某些已知的容限范围内确定一个极限载荷或位移的值可能是困难的。
通常你不得不通过尝试─错误─再尝试调整参考弧长半径(使用NSUBST)来在极限点处获得一个解。
应用带二分〔AUTOTS〕的标准NEWTON-RAPHSON迭代来确定非线性载荷屈曲临界负载的值可能会更方便。
通常你应当避免和弧长方法一起使用JCG或者PCG求解器〔EQSLV〕,因为弧长方法可能会产生一个负定刚度矩阵(负的主对角线),用这些求解器其可能导致求解失败。
在任何载荷步的开始你可以从Newton-Raphson迭代方法到弧长方法自由转换。
然而,要从弧长到Newton-Raphson迭代转换,你必须终止分析然后重起动,且在重起动的第一个载荷步中去杀死弧长方法〔ARCLEN,OFF〕。
一个弧长求解在这些情况下终止:当由ARCTRM或NCNV命令定义的极限达到时。
当在所施加的载荷范围内求解收敛时。
当你使用一个放弃文件时(Jobname.ABT)。
使用载荷位一移曲线作为用于评价和调整你的分析以帮助你获得所需结果的准则。
通常对于每一个分析都绘制你的载荷一偏移曲线(采用POST26命令)是一种好的作法。
经常地,一个不成功的弧长分析可以归因于弧长半径或者太大或者太小。
沿载荷一偏移曲线原路返回的“回漂”是一种由于使用太大或太小弧长半径导致的典型难点。