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做座问非线性计算的收敛和速度

发布时间:2021-10-09 03:06:35 阅读: 来源:珍珠岩保温板厂家

问非线性计算的收敛和速度

Q:我在计算一个大型结构,地震荷载,BEAM188

计算时间太长一个小时为大家引见弯曲试验机的正确操作办法可能计算了1秒总共40秒

而且越来越慢,不小心早上还停了电

如何能使计算加快?

或者怎么才能即使突然结束以后还能继续算?

谢谢!

A:调整优化非线性计算的收敛和速度可以说几乎是一种艺术, 即没有固定的可循规则, 呵呵.

我的经验是, 你的结构的"非线性"越小, 非线性的变化越规则, 就越容易收敛. 想象一下如果你是手算这个非线性问题, 对你来讲较容易的, 对ANSYS的相应算法也会容易些.

可以把你的地震时程分析拿出几点, 做一下静态的非线性分析, 同时调整模型看看分析出来的结果是否合理. 如果这一步还没有做, 那花大量时间做出的时程分析是废品的可能性十分之大.

一定要记住有限元分析是一个"简化"问题的过程. 建立一个模型一定要由浅到深. 线性的模型没有搞透不要贸然进攻非线性. 静态没有搞透不要碰时程分析.

A:影响非线性收敛稳定性及其速度的因素很多,我们可以看看这几点:

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,我们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,或者悬索结构的索预应力过小(即它的刚度不够

大),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。

如果还不能理解,我们可以进一步说:我们有一种通用的方法判断结构的几何可变性,即det(K)=0

。在数值计算中,要得到det(K)恒等于零是不可能的,我们也就只能让它较小时即认为结构是几何可变的

。对于上述的结构,他们的K值是很小的,故而也可判断为几何可变体系。事实上这类结构在实际工程中

也的确是非常危险29~82HR30T的。

为此,我们要看看模型有没有问题。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,可以加细格划分,或着改用高阶单元(BEAM- SHELL,SHELL- SOLID)。构件的连接形式(2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(SPARSE DIRECT SOLVER)、预共轭梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。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-D SOLID的结构,用稀疏矩阵法;

2)、3-D SOLID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-拉普森法是我们常用的方法,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,我们尽量不要从开始即激活弧长法,还是让程序自己激活为好(否则出需要设计新的夹具现莫名其妙的问题)。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。

A:如何加快计算速度

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ANSYS MAP分和SWEEP分技术,尽可能获得六面体格,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4.测力范围:满量程0.2%~100%.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。

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