作者簡介
江丙雲，上海交通大學博士，caemc-國際註冊cae工程管理諮詢工程師，《汽車實用技術》編委會副秘書長。專職於汽車零部件、3c電子產品分析和優化；熟悉abaqus(達索技術支援專家認證)，專注於聯合**和複材分析等；編著有《abaqus工程例項詳解》、《abaqus python二次開發攻略》、《abaqus分析之美》和《ansys workbench有限元分析工程例項詳解》等4本專著。
求解非線性分析的工程師都經歷過：收斂困難。這裡提出尋找收斂問題原因的一點想法。01—
檢查作業診斷
abaqus/viewer開啟odb結果檔案，選單tools-->job diagnostics 。作業診斷提供所有警告和錯誤，以及殘差和接觸資訊。最有用的功能之一是視口中的突出顯示選擇核取方塊。
警告選項卡中，使用者可以看到數值奇點和零點(如果適用)的位置，可能會了解導致這些警告的原因。在殘差選項卡中，可以顯示具有最大殘差的節點。檢視此節點的迭代會出現收斂困難，通常會顯示導致問題的模型區域。這個地區發生了什麼意外事件嗎？ 在接觸選項卡中，可以檢視最大接觸力誤差和最大穿透誤差的位置。02—
檢視警告資訊
檢視何時發出警告以及是否可能指向該問題。例如，如果求解程式嘗試以較大的增量進行第一次嘗試並發出與負特徵值相關的警告，然後減少時間增量並在下乙個增量中獲得收斂而沒有任何困難或警告，則可能是警告是只是嘗試過大的時間步驟的結果。
如果警告訊息重複並且發生重複削減，則可能表示穩定性問題。某些警告非常具體，其他警告可能會因不同的根本原因而發生，需要更多經驗才能解決問題。03—
檢視邊界條件
不收斂的乙個原因是邊界條件不足，不合理的邊界條件可能導致區域性極端變形，模型也可以過度約束或受約束。在約束條件下，並非所有剛體運動都被抑制，導致乙個或多個自由度，零剛度和通常零樞軸警告。過度約束也會導致零樞軸警告。
儘管abaqus檢查過度約束並嘗試解決它們，但這並不總是可行的，例如，如果由於接觸而在一段時間後開始發生過度約束。建議檢查與過度約束相關的所有警告訊息，不要認為abaqus能夠正確解決過度約束。04—
檢視接觸
接觸也是收斂困難的主要原因，因為接觸的開始會給力 - 位移關係帶來不連續性，這增加了牛頓法求解的難度。這就是abaqus在接觸變化時使用單獨的嚴重不連續迭代的原因。
接觸不收斂的乙個可能**是接觸初始狀態。如果問題依賴於穩定性的接觸但開始並沒有接觸，則求解難以開始。特別是在使用負載控制的情況下：基本上將負載應用於沒有剛度的物體並且可以發生剛體運動。如果開始使用位移控制來確保發生接觸通常可以解決收斂問題。abaqus當然提供接觸穩定功能，以幫助在接觸前自動控制靜態問題中的剛體運動。
可以通過使用自動穩定在接觸摸制中定義。通過自動穩定，當表面彼此靠近但不接觸時施加阻尼，因此對負載部件的位移具有阻力，並且不再能夠進行剛體運動。因為這意味著允許表面接觸，所以在應用它的步驟期間，阻尼減小，預設為0。建議檢查粘性耗散是否過大，例如將allsd與allie進行比較。也可以應用解決點6中提到的不穩定性的技術。
另乙個潛在的接觸非收斂源是沒有為實際接觸的表面定義接觸，這可能導致不切實際的結果，非常大的變形和不收斂。例如，自接觸較容易被忽視。當abaqus強大的通用接觸被應用時，通常不會發生這種情況。05—
檢視材料
當應變增加時材料中的應力不增加(剛度不為正)時，會發生收斂問題。當包括損傷的實驗資料用於定義模型而未建立損傷模型時會發生收斂問題。檢查模型中的(最大)應力和應變是否超出了材料定義的損傷範圍。
如果使用abaqus的超彈性模型的材料擬合選項，則材料的穩定性可能會受到限制，通過右鍵單擊材料並選擇「evaluate」，可以檢視abaqus計算的穩定性限制。
當使用塑料材料模型並且載荷到達定義曲線的末端時，abaqus用水平線外推曲線：(塑性)應變可以增加，但應力不增加(完全可塑性)。在這種情況下，剛度為零。如果在單個單元中發生，通常模擬將執行沒有問題，當模型的大部分單元是理想塑性時，可能成為乙個問題，通常表明材料的負載太大。06—
採用阻尼解決不穩定
可能導致不收斂的最常見原因是存在不穩定性。模型開發的原則之一是模型不應該比描述的目標行為更複雜。考慮到這一點，通過假設為靜態執行來降低模型的複雜性似乎是合理的。然而，這種簡化可能使模型更難以解決。一般來說，負荷下材料的行為由牛頓第二定律描述：
f = m x a(力等於質量乘以加速度)
當假定靜態行為時，加速度等於零，因此所有力的總和必須等於零：力平衡。當系統從乙個平衡狀態移動到下乙個平衡狀態並且所有狀態之間也處於平衡狀態時，靜態假設是有效的。但情況總是這樣嗎？以初始未與負載控制接觸的兩個部件為例。為什麼這種情況可能實際存在？因為負載部件的初始位移將由其慣性決定。
某種慣性或阻尼效應通常有助於獲得收斂解決方案。在step定義中，可以選擇自動穩定，例如，使用預設指定的耗散能量分數。
這類似於新增了乙個額外的粘性力，與節點位移成比例除以模型中所有節點的時間步長，具有穩定效果，檢查粘性耗散是否過大，例如將allsd與allie進行比較。
另一種方法是使用動態隱式步驟，選擇準靜態應用。
這使用了euler backward方案，該方案具有基於實際質量的粘性效果。在這種情況下，解決了時間相關的問題，因此時間尺度應該是合理的。檢查相對於內部能量的動能是否很小。
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ABAQUS中的非線性分析
如果要求非線性動力響應，必須對運動方程進行直接積分。在abaqus standard中運動方程的直接積分由乙個隱式動力程式來完成。在使用這個程式時，在每個時間點上都要 建立質量 阻尼和剛度矩陣並求解動力平衡方程。由於這些操作的計算量很大，因此直接積分的動力分析要比模態方法昂貴。由於abaqus st...
線性回歸模型收斂和引數的選擇
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解決Abaqus有限元分析不收斂的6條建議
如果以上的方法都沒有用呢？每個試 決非線性有限元分析問題的工程師都經歷過 收斂困難。在這個部落格中，我將給出尋找引起收斂困難原因的一些方法，以及在abaqus有限元分析中的一些常見解決方案。開啟 odb 並選擇 tools job 進行診斷。作業診斷將提供求解時的所有警告和錯誤，以及殘差和接觸資訊。...