Abaqus 静力学、动力学分析中不收敛问题总结

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Abaqus 静力学、动力学分析中不收敛问题总结

2024-07-09 08:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

Abaqus在静力学分析中,对静态平衡问题进行迭代求解时极易出现计算的不收敛问题,而显示算法基于动力学方程,不需要进行平衡迭代,当时间步长很小时,只要网格不存在严重扭曲,波速比控制好,一般不存在收敛问题。解决不收敛问题需要一步一步排查,一般有以下几种方法:

1.    根据软件报错信息排查不收敛的原因:

若刚开始计算就出现不收敛问题,可能原因有:单位没有统一、网格报错、边界条件约束不足、接触不当、初始载荷过大、初始应力导致的材料塑性,可以根据提示信息找出报错位置进行修改。

若在模型计算中后期才出现不收敛情况,查看Status文件的报错详情,然后根据已有的计算结果和模型情况进行判断。

(1)    静力学、动力学问题跑到一半出现错误最常见的是网格严重扭曲,网格严重扭曲的解决办法是查看Status文件是哪个零件网格扭曲,重新划分网格大小,或者调整网格类型;在弹塑性分析中尽量不要使用二次六面体单元,以免出现体积自锁现象。建议使用非协调单元、一次减缩积分单元和修正的二次四面体单元进行分析。

(2)    动力学问题跑到一半出现错误最常见的还有波速比超过1.00,解决方法是调整网格大小,以获得更高的网格质量;调整质量缩放,适当放小质量缩放系数。

2.    常见解决不收敛问题的方法:

(1)调整时间增量步长,默认时间增量步长如下图所示,当遇到高度非线性问题时,由于迭代次数不够用可能导致不收敛,因此分析时可以根据需要适当增加最大增量步数,一般可以将最大增量步数设置为10000,适当减小增量步大小,将初始增量步设置为0.1或者0.01,将最小增量步设置为1e-7,最大增量步设置为0.1。

(2)合理设置自动稳定解决不收敛问题

自动稳定的本质是引入粘性规划系数提高收敛性能,使得刚度矩阵中具有接近零或是负的特征值的时候,也能够计算获得虚拟解。但是粘性系数太小、太大都不行:太小不能解决收敛性问题,太大会使得到的解不正确。虽然ABAQUS软件默认是不考虑自动稳定,但是提供了三种方案并内置了默认参数,分析时可根据具体问题选择恰当的自动稳定条件,解决计算不收敛问题(通常使用耗散能系数)。

(3)由接触引起的不收敛问题汇总

静力学接触问题是一个难点,接触分析的难点通常在于模型的收敛上。

一、刚体运动:

造成该问题的原因是由于几何误差以及网格离散等因素,部件和部件之间存在一定的间隙。分析时可能来不及建立接触关系,引起刚体运动,从而导致数值奇异而无法收敛。

解决方法是使用stabilization功能

a.      通用接触下,首先创建一个通用接触,其定义设置如下图所示:

b.     在接触对下,需要在左侧结构树下创建stabilization功能,其设置如下图所示:

二、初始穿透:

由于几何误差和网格离散等因素,导致部件和部件之间存在一定的穿透,解决办法是调整从面节点到主面上,排除穿透现象,如下图所示,该调整是无应变的:

通用接触下:

接触对下:

三、过盈配合:

有时接触存在穿透,但是穿透是需要的,用于模拟过盈配合,这时不能采用上述无应变调整,解决办法是在接触定义中定义为过盈,如下图所示:

通用接触下:

接触对下:

注意接触对中的过盈不能在初始分析步中定义

四、摩擦系数造成的不收敛

摩擦会造成非对称矩阵,引起收敛困难。默认情况下,当摩擦系数大于0.2时,Abaqus会自动开启非对称求解器。当摩擦系数小于0.2时,可以在Step分析步中手动开启非对称求解器。

除了以上方法,可能还会遇到其他报错,需要具体问题具体分析。



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