ANSYS非线性分析收敛性.docx

假如不收敛是由于数值计算导致的，可以采用下述方法来加强收敛性：1、使用小的时间步长2、如果自适应下降因子是关闭的，打开它，相反，如果它是打开的，且割线模量刚度正在被连续地使用，那么关闭它3、使用线性收索，特别是当大变形或大应变被激活时4、预测器选项有助于加速缓慢收敛的问题，但也可能使其他的问题变的不稳定5、可以将缺省的牛顿－拉普森选项转换成修正的或初始刚度牛顿－拉普森选项，这两个选项比全牛顿－拉普森选项更稳定，但这两个选项仅在小挠度和小应变塑性分析中有效荷载子步数的调整，荷载子步数的调整要根据自己的经验了，这里很难找到确切的规律，可以按照20、50、100、200、400、800等去试算，一般可以得到较好的收敛解描述：计算收敛过程图图片：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WhenSOLCONTROL,ON,TOLERDefaultsto0.005(0.5%)forforceandmoment,and0.05(5%)fordisplacementwhenrotationalDOFsarenotpresent.WhenSOLCONTROL,OFF,defaultsto0.001(0.1%)forforceandmoment.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修改收敛准则，cnvtol,lab,value,toler,norm,minref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5〜10厘米左右5检查模型的正确性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,5000,0.0005,0cnvtol,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，convergencevalue是收敛值，convergencenorm是收敛准贝Uansys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（convergencevalue）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cumulativeiterationnumber纵坐标是absoluteconvergencenorm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L2

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#Setsconvergencevaluesfornonlinearanalyses).2. 增加荷载步数NSUBST#Specifiesthenumberofsubstepstobetakenthisloadstep)增加每次计算的迭代次数(默认的25次)(NEQIT#Maximumnumberofequilibriumiterationsallowedeachsubstep)4重新划分单元试试，后续会得到不同的答案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)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-DSOLID的结构，用稀疏矩阵法；2）、3-DSOLID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，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4、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ANSYSMAP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5、荷载步的设置直接影响到收敛应该注意以下几点：1、设置足够大的荷载步（将MAXMIUMSUBSTEP=1000000）,可以更容易收敛，避免发散的出现（nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn）；2、设置足够大的平衡迭代步数，默认为25,可以放大到很大（1OO）（eqit,eqit）；收敛准则调整以位移控时调整为0.05，以力控制为0.01（CNVTOL,lab,value,toler,norm,minref）4、对于线性单元和无中间节点的单元（SOLID65和SOLID45），关闭EXTRADISPLACEMENTSOPTIONS（在OPTIONS中）5、对于CONCRETE材料，可以关闭压碎功能，将CONCRETE中的单轴抗压强度设置为-1（tadata,mat,shrcf-op,shrcf-cl,UntensSt,UnCompSt（-1））。