浅谈隐式计算不收敛问题
众所周知,相较于显式计算,隐式计算存在不收敛的问题。这是因为隐式计算认为t+△t时刻系统的状态不仅与t时刻状态有关,且与t+△t时刻某些量有关,需要联立方程组,通过迭代的方式求解,求解的过程可能不收敛或出现病态而无确定解。显式计算认为t+△t时刻系统的状态,完全可由t、t-△t时刻的状态决定,因此不存在收敛性问题。
隐式非线性分析实质是通过若干线性分析去不断逼近的过程。其收敛过程如图1。对于外力,求解器会基于的切线刚度,计算出一个位移,并得出基于的内力 ,是外力和内力的差值。对于一个处于平衡状态的结构,其内外力是相等的,但在非线性分析中,不会为0。当大于设定的容差时,继续进行下一次迭代,直至满足容差要求。与此同时,两次迭代的位移差也需满足设定的容差。当与均满足容差要求时,则认为收敛。
图 1
在实际工作中,针对Dyna隐式计算不收敛问题,有以下几个需要重点考虑的关键点:
1、使用*CONTROL_IMPLICIT_EIGEN
VALUE关键字,计算模型的约束模态。查看是否存在刚体模态或不正常的模态振型。如果存在刚体模态就检查约束和连接的完整性,若存在不正常的模态振型,则要考察具体零件连接的完整性;
2、是否有悬空的焊点或只连接一侧的焊点;
3、对于切割的模型,重点查看边界处是否约束了焊点或刚体;
4、是否存在穿透或接触设置中是否考虑了忽略初始穿透;
5、模型中单位是否一致;
6、设置* CONTROL_IMPLICIT_SOLU
TION>D3ITCTL=1,输出每次迭代结果文件D3ITER,考察每次迭代模型的变形;
7、改变约束形式,通过限制刚片或RIGID位移替代SPC约束;
8、在结果不敏感的前提下,适当放宽收敛准则。
总结一下,隐式计算不收敛可从四个方面考虑,模型本身、约束、载荷、接触,小编一般按照图2所示流程边做边检查,每一步完成后都可以单独提交debug计算,这样做的好处是能准确定位出现问题的步骤并及时改正,避免整个模型做完后提交debug报错却无从下手的情况,当然,熟练之后就可以直接做完整个模型提交计算了。通过不断的实践和持续的经验总结,结构性能工程师最终能够解决隐式计算不收敛的问题。
图 2
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