ANSYS非线性求解过程中的迭代曲线应该怎么看

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        相信很多朋友在处理非线性问题过程中,对下面这张图片一定都很痛心疾首。

ANSYS非线性求解过程中的迭代曲线应该怎么看

        这张图片从开始求解到最终求解结束或者求解中断的整个漫长过程中,会一直陪伴我们,那么我们应该怎么去正确的获取该图所要表达的含义呢?今日水哥就简单的来谈一谈。

 一、坐标轴含义

横轴:Cumulative Iteration Number

        这里Cumulative Iteration Number 翻译为累积迭代数,意思很明了,即求解器在整个非线性求解计算过程中所进行迭代计算的次数,当一个问题的非线性越强,其数目就会越多,故而横坐标数量的大小直接与项目的非线性程度相关。

纵轴: Absolute Convergence Norm

       这里Absolute Convergence Norm 翻译为绝对收敛范数。范数的形式不知大家还有没印象,我们在建模过程中输入的各个参数都不是范数的形式,而ANSYS在求解过程中,会将相应的变量进行类似规范化处理,也即是这儿所体现的范数,很多情况来讲,我们并不需要关心绝对收敛范数的具体值。

 

二、时间

        Time 相对来讲是一个比较重要、需要我们关心的数值,在非线性求解过程中,time只是一个时间标记,与真实时间无关,一般来讲,我们在非线性求解之前应设置好荷载步、荷载子步,具体求解时,time会按照我们设置的时间步进行相应的变化,值得一说的是,如果在具体求解过程中,发生不收敛情况导致求解退出,我们可以根据时间数据定位到发生求解失败的地方从而方便我们调整模型。

三、曲线

      曲线的走向是我们在进行非线性求解过程很重视的一个点,这里我们比较常用的有三个收敛准则:力收敛准则【F】、位移收敛准则【U】、弯矩收敛准则【M】。至于具体选用什么收敛准则,自有另外的定数,本文不做讨论。

      在曲线的右侧有CRIT和L2标签,其中CRIT是 criteria的缩写,代表收敛判断准则,L2指的是L2级范数,也即是通常所称的计算残差,除了L2,还有L0L1,具体可以看见命令Cnvtol的帮助。

ANSYS非线性求解过程中的迭代曲线应该怎么看

        求解器在每一步迭代计算过程中,会进行相应的收敛判别准则和计算残差,计算残差是所有单元内力的范数,只有当残差小于准则时(也即L2<CRIT),本荷载步计算收敛,并进行下一步的迭代计算。 故在计算过程中,我们会注意到L2有许多的峰值,并且L2会逐渐下降,向CRIT靠拢并最终交汇小于CRIT,本次迭代计算收敛,进行下一步。

        那么如何解释CRIT曲线不断在缓慢上升呢?个人认为可以这么理解:假定力收敛准则为设置为2000,荷载为10,则对于第一个荷载步而言,力收敛的绝对值就是2000/10=200,是总体力收敛值的1/10,在随后计算累积的过程中,逐渐向最终值2000发展,当然,这只是个人理解。

       其实迭代曲线为我们提供了可以监视求解器运算状况的窗口,如果在整个计算过程中发现曲线不正常,无法收敛,这时候就需要对我们的模型或者非线性求解设置进行调整了,关于如何具体调整非线性求解设置,可参考本公众号以前的文章。

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