重点-ANSYS收敛特性

ANSYS非线性计算的收敛问题

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。收敛精度默认为0.1%，但一般可放宽至5%，以提高收敛速度。

使用力收敛是绝对的,而位移收敛并不一定代表你的计算真的收敛,但很多情况下使用位移更容易得到想要的结果

ANSYS中的收敛准则默认情况如下：

cnvtol,lab,value,toler,norm,minref

1）在solcontrol为打开状态时，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。

2）在solcontrol为关闭状态时，对于力和力矩来说，其默认值为0.001。

默认情况下solcontrol为打开状态，因此如果用户完全采用默认的话，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。

在分析中追踪到沿荷载挠度曲线?反向“漂移回去”，是一个典型的难题，这是由于太大或者太小的弧长半径引起的。研究荷载-挠度曲线可以搞清楚这一点，。然后可应用nsubst和arclen命令调整弧长半径大小和范围。

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

2修改收敛准则cnvtol,lab,value,toler,norm,minref

3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

1) 关于位移判据当结构受力后硬化严重时,位移增量的微小变化将引起失衡力的很大偏差.另外,当相邻两次迭代得到的位移增量范数之比跳动较大时,将把一个本来收敛的问题判定为不收敛.所以在这两种情况下不能用位移准则.

2) 关于力判据当物体软化严重时,或材料接近理想塑性时,失衡力的微小变化将引起位移增量的很大偏差.所以在这种情况下不能用失衡力判据

如果单独用位移控制收敛,就可能出现第一次跌代后力和位移是收敛的,但第二次就跌代计算的位移很小,可能认为是收敛的解,实际离真正的解很远.应当使用力收敛检查或以位移为基础检查,不单独使用她们.

convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys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（convergence value）。

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。

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cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。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

由于ANSYS缺省的criterion计算是你全部变量的平方和开平方（SRSS）*valuse(你设置的值)，所以crition也有小小变化。如有需要，也可自己指定crition为某一常数，CNVTOL,F,10000,0.0001,0

就指定力的收敛控制值为10000*0.0001=1。

另外，非线性计算中用到的一个开关是SOLCONTROL

如关闭SOLCONTROL 选项，那么软件默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.001，而不考虑位移的收敛容差；如果打开SOLCONTROL 选项，同样的默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.005，而位移收敛容差是0.05。

非线性收敛非常麻烦，与网格精度、边界条件、荷载步等一系列因素有关，单元的特点对收敛的影响很大，单元的性态不好收敛则困难些；合理的步长可以使求解在真解周围不至于振荡，步长过小，计算量太大，步长过大，会由于过大的荷载步造成不收敛。网格密度适当有助于收敛，网格太密计算量太大，当然太稀计算结果会有较大的误差。究竟多少往往要针对问题进行多次试算。

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 #Sets convergence values for nonlinear analyses).

2.增加荷载步数。

(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step)

3.增加每次计算的迭代次数(默认的25次)

(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep)

4 重新划分单元试试，后续会得到不同的答案。

ANSYS的非线性收敛准则

ansys非线性问题

ANSYS的非线性收敛准则--转自中华钢结构论坛

CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF

ANSYS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。

When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present.

When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment.

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

2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref

3 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

下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,5000,0.0005,0

cnvtol,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，

convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys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（convergence value）。

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cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。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

由于ANSYS缺省的criterion计算是你全部变量的平方和开平方（SRSS）*valuse(你设置的值)，所以crition也有小小变化。如有需要，也可自己指定crition为某一常数，CNVTOL,F,10000,0.0001,0

就指定力的收敛控制值为10000*0.0001=1。

另外，非线性计算中用到的一个开关是SOLCONTROL

如关闭SOLCONTROL 选项，那么软件默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.001，而不考虑位移的收敛容差；如果打开SOLCONTROL 选项，同样的默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.005，而位移收敛容差是0.05。

非线性收敛非常麻烦，与网格精度、边界条件、荷载步等一系列因素有关，单元的特点对收敛的影响很大，单元的性态不好收敛则困难些；合理的步长可以使求解在真解周围不至于振荡，步长过小，计算量太大，步长过大，会由于过大的荷载步造成不收敛。网格密度适当有助于收敛，网格太密计算量太大，当然太稀计算结果会有较大的误差。究竟多少往往要针对问题进行多次试算。

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 #Sets convergence values for nonlinear analyses).

2.增加荷载步数。

(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step)

3.增加每次计算的迭代次数(默认的25次)

(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep)

4 重新划分单元试试，后续会得到不同的答案。

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，可以加细网格划分，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。

波前法，PCG法都是方程组求解方法的一种。

方程组解法：

(1) 直接解法：a.稀疏矩阵法；b. 波前解法

a. 稀疏矩阵法：占内存大，但运算次数少；通过变换刚度矩阵的顺序使得非零元素最少

b. 波前解法：波前法的特点是：刚度矩阵K和载荷列阵P不按自然编号进入内存而按计算时参加运算的顺序排列；在内存中只保留尽可能少的一部分K和P的元素。

(2) 迭代解法：

JCG法；PCG法；ICCG法

JCG法：可解实数、对称、非对称矩阵

PCG法：高效求解各种矩阵（包括病态），但仅解实、对称矩阵

ICCG法：类似JCG,但更强

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）。

求解时出现Negative jacobian 2D?如何解决？

1、网格划分细密一些，关键部位要细化，另外步长不能选择太大，尽量为最小网格尺寸的三分之一。

2、negative jacobian 2D 我可以明确的说，jacobian矩阵为负数，证明你的单元节点编号不是按照逆时针，或者你的单元节点所围成的面积不符合你选定的单元形式，或者你的单元出现了畸变，因而出现的病态方程，最好重新划分单元，单元宜粗，然后再细分，保证不出现病态方程

用有限元进行弹塑性变形的塑性计算有一个要求就是雅克比矩阵大于零

估计是材料参数不当或网格畸变过大导致的

https://www.sodocs.net/doc/3c6491874.html,/content/558_1744815_1.html

https://www.sodocs.net/doc/3c6491874.html,/share/detail/16750645

ANSYS的非线性收敛准则--转自中华钢结构论坛2007年04月09日星期一07:32 P.M.

CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF

ANSYS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。

When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present.

When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment.

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

2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref

3 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

下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,5000,0.0005,0

cnvtol,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，

convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。ansys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（convergence value）。

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cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。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

由于ANSYS缺省的criterion计算是你全部变量的平方和开平方（SRSS）*valuse(你设置的值)，所以crition 也有小小变化。如有需要，也可自己指定crition为某一常数，CNVTOL,F,10000,0.0001,0

就指定力的收敛控制值为10000*0.0001=1。

另外，非线性计算中用到的一个开关是SOLCONTROL

如关闭SOLCONTROL 选项，那么软件默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.001，而不考虑位移的收敛容差；如果打开SOLCONTROL 选项，同样的默认收敛准则：力或弯矩的收敛容差是0.005，而位移收敛容差是0.05。

非线性收敛非常麻烦，与网格精度、边界条件、荷载步等一系列因素有关，单元的特点对收敛的影响很大，单元的性态不好收敛则困难些；合理的步长可以使求解在真解周围不至于振荡，步长过小，计算量太大，步长过大，会由于过大的荷载步造成不收敛。网格密度适当有助于收敛，网格太密计算量太大，当然太稀计算结果会有较大的误差。究竟多少往往要针对问题进行多次试算。

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 #Sets convergence values for nonlinear analyses).

2.增加荷载步数。

(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step)

3.增加每次计算的迭代次数(默认的25次)

(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep)

4 重新划分单元试试，后续会得到不同的答案。

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，可以加细网格划分，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。

波前法，PCG法都是方程组求解方法的一种。

方程组解法：

(1) 直接解法：a.稀疏矩阵法；b. 波前解法

a. 稀疏矩阵法：占内存大，但运算次数少；通过变换刚度矩阵的顺序使得非零元素最少

b. 波前解法：波前法的特点是：刚度矩阵K和载荷列阵P不按自然编号进入内存而按计算时参加运算的顺序排列；在内存中只保留尽可能少的一部分K和P的元素。

(2) 迭代解法：

JCG法；PCG法；ICCG法

JCG法：可解实数、对称、非对称矩阵

PCG法：高效求解各种矩阵（包括病态），但仅解实、对称矩阵

ICCG法：类似JCG,但更强

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）。

Midas截面特性计算器的使用详细说明

midas允许用户自定义截面形式，不管那种形式的截面，都要先绘制然后在section的generate 里面用plane形式或line形式进行截面特性的计算。 绘制截面前事先根据单位和截面大小设置grid size大小，auto fit选择开，这点非常重要，有时需要关闭坐标系和线宽的显示。 方式一 1. point绘制, 在point设定起始点，让后tanslate里面的copy,connect by line这样可以实现线的绘制. 2. 绘制完成截面后使用而且必须使用section的generate里面用plane形式完成截面网格划分和特性的计算. 注意：此时线宽width是无效的 方式二： 1.curve方式绘制 在line里绘制，用线宽选项生成有宽度的线条，程序根据这个宽度计算截面特性,对于薄壁截面几乎可以准确计算其抗扭刚度，所以不是薄壁界面的闭合截面，应尽量不使用line 方式计算其特性. 2. 绘制完成截面后使用而且必须使用section的generate里面用plane形式完成截面网格划分和特性的计算. 注意：此时线宽width是必须的.使用镜像功能时，可能要指定其对齐方式，此时需要用到model，curve里面的change width。 curve方式绘制的截面必须闭合，(model---curve--closed loop--regester),选择要闭合的线条（此时可能要关闭线宽显示以方便选中该线）之后才能进行section--line方式生成截面。 注： 1. SPC可以在一个窗口里任意的建立很多个截面，使用钝化、和激活可以分别绘制不同截面，并分别进行分析，且可根据名称、位置、截面特性值等可以很方便地对截面进行搜索及排列。 2. AutoCAD DXF 文件 在SPC里建立的截面形状可以输出DXF格式的文件。在截面的形心位置会自动生成点。 3. 欲将AutoCAD DXF 文件正常的导入（Import），DXF的截面必须是在x-y平面内，也就是说所有点的坐标在z轴上的值必须都为0。另外在导入前，需在Tool/Setting里调整单位体系，使其与在AutoCAD里所使用的单位一致。 4. 联合截面只能以Plane截面形式表示， curve生成截面后用section的plane方式，此时不选择立即计算特性选项，生成联合截面. 用model--->curve--->assign domain materia指定每一部分域材料弹性模量和泊松比，然后计算联合截面的特性。 mesh size部分和ansys有相似之处，一般可由滑块调节，如果划分不好，可以手动，一般size 为5即可，太小会导致错误。

ansys前后处理的一些技巧

收集的一些ansys前后处理技巧 1.ANSYS后处理时如何按灰度输出云图？ 1）你可以到utilitymenu-plotctrls-style-colors-window colors试试 2）直接utilitymenu-plotctrls－redirect plots 2 将云图输出为JPG 菜单->PlotCtrls->Redirect Plots->To JPEG Files 3.怎么在计算结果实体云图中切面? 命令流 /cplane /type 图形界面操作 <1.设置工作面为切面 <2.PlotCtrls-->Style-->Hidden line Options 将[/TYPE]选项选为section 将[/CPLANE]选项选为working plane 4.非线性计算过程中收敛曲线实时显示 solution>load step opts>output ctrls>grph solu track>on 5.运用命令流进行计算时,一个良好的习惯是: 使用SELECT COMMEND后.........其后再加上ALLSEL......... 6.应力图中左侧的文字中，SMX与SMN分别代表最大值和最小值 如你plnsolv,s,eqv 则 SMX与SMN分别代表最大值等效应力和最小值等效应力 如你要看的是plnsolv,u 则SMX与SMN分别代表位移最大值和位移最小值 不要被S迷惑 mx(max) mn(min) 7.在非线性分析中，如何根据ansys的跟踪显示来判断收敛？ 在ansys output windows 有 force convergenge valu 值和 criterion 值当前者小于后者时，就完成一次收敛 你自己可以查看 两条线的意思分别是: F L2：不平衡力的2范数 F CRIT：不平衡力的收敛容差， 如果前者大于后者说明没有收敛，要继续计算 当然如果你以弯矩M为收敛准则那么就对应 M L2 和 M CRIT 希望你现在能明白 8.两个单元建成公共节点，就成了刚性连接，不是接触问题了。做为接触问题，两个互相接触的单元的节点必须是不同的。 9.接触单元 主要分为有厚度和无厚度的，有厚度主要以desai 为代表，无厚度的则以goodman 为代表。尽管古得曼也提出了相应的本构关系，但是如今goodman 单元成了无厚度接触单元的代名词，相应的本构关系现在也作了较大的改进。

ansys收敛问题

1.一般首先是改变初值，尝试不同的初始化，事实上好像初始化很关键，对于收敛～ 2.Ansys的收敛最基础的是网格的质量，这个靠经验 3.首先查找网格问题，如果问题复杂比如与模型、边界、初始条件都有关系。 4.边界条件、网格质量 5.有时初始条件和边界条件严重影响收敛性，曾经作过一个计算反反复复，通过修改网格，重新定义初始条件，包括具体的选择的模型，还有老师经常用的方法就是看看哪个因素不收敛，然后寻找和它有关的条件，改变相应参数。就收敛了 6.A.检查是否哪里设定有误.B.从算至发散前几步,看presure分布,看不出来的话,再算几步, 看看问题大概出在那个区域,连地方都知道的话,应该不难想出问题所在. C.网格,配合第二点作修正, 或是认命点,就重建个更漂亮的,或是更粗略的来除错... D.再找不出来的话,我会换个solver... 7.我解决的办法是设几个监测点，比如参数变化较大的地方，若这些地方的参数变化很小，就可以认为是收敛了，尽管此时残值曲线还没有降下来。 8.记得好像调节松弛因子也能影响收敛，不过代价是收敛速度。 9.网格有一定的影响，最主要的还是初始和边界条件 载荷步、载荷子步均是对所施加荷载的一种描述方式。在施加荷载的时候需要对载荷步、载荷子步进行定义。 载荷步仅仅是为了获得解答的载荷配置，它的作用是在给定时间间隔内的一组荷载。在线性静态或稳态分析中，可以使用不同的载荷步、施加不同的载荷组合。在瞬态分析中，多个载荷步载荷历程曲线的不同区段来描述荷载随时间的变化情况。 在有一些分析中需要用到载荷子步。载荷子步是正在求解的载荷步中的时间点，是对载荷步描述的进一步细化。 在所有的静态和瞬态分析中，ANSYS通过指定分析中载荷步结束的时间来定义载荷步。这样，在瞬态分析或其他有关速率的静态分析中，时间具有实际意义；在于速率无关的分析中，时间是作为识别载荷步以及载荷子步的“计数器”来跟踪载荷步，并无实际意义。 时间步则一般在非线性问题或瞬态动力学问题求解中使用，是每一次迭代求解的步长，设置过大则容易不收敛。非线性求解被分成三个操作级别：载荷步、子步、平衡迭代。“顶层”级别由在一定“时间”范围内你明确定义的载荷步组成。假定载荷在载荷步内是线性地变化的。在每一个载荷是步内，为了逐步加载可以控制程序来执行多次求解（子步或时间步）。在每一个子步内，程序将进行一系列的平衡迭代以获得收敛的解。小的时间步通常导致较好的精度，但这是以增多的运行时间为代价的。 ANSYS提供两种方法来控制子步数：直接设定子步数或时间步长或自动时间步长。采用自动时间步长时，ANSYS程序，基于结构的特性和系统的响应，来自动调整每一子步的时间步长。如果结构的行为从线性变化到非线性，或者想要在系统响应的非线性部分期间变化时间步长，可以激活自动时间步长以便随需要调整时间步长，获得精度和计算代价之间的良好平衡。如果不能确保问题成功地收敛，则可以使用自动时间分布来激活ANSYS程序的二分法。二分法是对收敛失败自动矫正的方法。应用二分法时，只要平衡迭代不收敛，就把时间步长减半，然后从最后收敛的子步自动重新计算。如果已二分的时间步再次收敛失败，程序将再次分割时间步长然后重新计算，持续过程一直到获得收敛或者到达设置的最小时间步长

ansys模态分析及详细过程

压电变换器的自振频率分析及详细过程 1.模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。 ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 2.模态分析操作过程 一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。 (1).建模 模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。 (2).施加载荷和求解 包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。 指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。 指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND. 定义主自由度，仅缩减法使用。 施加约束，Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement。 求解，Main Menu-Solution-Solve-Current LS。 (3).扩展模态 如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。 激活扩展处理及其选项，Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。 指定载荷步选项。 扩展处理，Main Menu-solution-Solve-Current LS。 注意:扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法 (4).查看结果 模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等

ANSYS高级分析-子结构

1 引言 在ANSYS平台上，所谓子结构技术就是将一组单元用矩阵凝聚为一个单元过程的技术，切吧这个单一的矩阵单元称为超单元。在ANSYS分析中，超单元可以象其他单元类型一样使用。唯一的区别就是必须先进行结构生成分析以生成能够利用的超单元。但子结构并非在所有ANSYS模块中都能利用，目前ANSYS子结构技术可以在ANSYS/Mutiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural中使用。 在ANSYS平台上，使用子结构的目的主要是为了节省机时，并且允许在比较有限的计算机设备资源的基础上求解超大规模的问题。比如进行非线性分析和带有大量重复几何结构的分析。在非线性分析中，可以将模型线性部分作成子结构，这部分的单元矩阵就不用在非线性迭代过程中重复计算。而在有重复几何结构的模型中（如有四条腿的桌子），可以对于重复的部分生成超单元，然后将它拷贝到不同的位置，这样做可以节省大量的计算时间和计算机资源。 子结构还用于模型有大转动的情况下。对于这些模型，ANSYS假定每个结构都是围绕其质心转动的。在三维情况下，子结构有三个转动自由度和三个平动自由度。在大转动模型中，用户在使用部分之前无须对子结构施加约束，因为每个子结构都是作为一个单元进行处理，是允许刚体位移的。 对于大型三维问题的分析而言，需用磁盘空间相对于一个普通计算机系统来说太庞大了，在这种情况下，用户可以通过子结构将问题分块进行分析，从而使得每一块对于计算机系统来说都是可以计算和承受的。 2 ANSYS子结构使用步骤 ANSYS子结构使用过程分为以下三个步骤： 1）ANSYS子结构生成部分 生成部分就是将普通的有限元单元凝聚为一个超单元。凝聚是通过定义一组主自由度来实现的。主自由度用于定义超单元与模型中其他单元的边界，提取模型的动力学特性。图1是一个板状构件用接触单元分析的示意。由于接触单元需要迭代计算，将板状构件形成子结构将显著地节省机时。本例中，主自由度是板与接触单元相连的自由度。 图1 子结构使用示例 2）ANSYS子结构使用部分 用部分就是将超单元与模型整体相连进行分析的部分。整个模型可以是一个超单元，也可以象上例一样是超单元与非超单元相连的。使用部分的计算只是超单元的凝聚（自由度计算仅限于主自由度）和非超单元的全部计算。

解决ansys下非线性分析不收敛

解决非线性分析不收敛的技巧 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(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ANSYS MAP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MAXMIUM SUBSTEP=1000000），可以更容易收敛，避免发散的出现(nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn)；

第七章 ansys梁单元分析和横截面形状

第七章梁分析和横截面形状 7.1 梁分析概况 梁单元用于生成三维结构的一维理想化数学模型。与实体单元和壳单元相比，梁单元求解效率更高。 本章的内容只适用于 BEAM44(三维变截面单元)和另两种有限元应变单元 BEAM188 和 BEAM189 (三维梁单元)。这些梁单元与ANSYS 的其他梁单元相比，提供了更健壮的非线性分析能力，显著地改进了截面数据定义功能和可视化特性。参阅《ANSYS Elements Reference》中关于 BEAM44、BEAM188 和 BEAM189 单元的描述。 注意--如要对 BEAM44 单元采用本章论述的横截面定义功能，必须清楚不能应用这些功能来定义斜削的截面。此外，本章所述的后处理可视化功能不能应用于 BEAM44 单元。 注意--用户定义横截面功能可能不能应用CDWRITE命令。 7.2 何为横截面 横截面定义为垂直于梁轴的截面的形状。ANSYS提供有11种常用的梁横截面库，并支持用户自定义截面形状。当定义了一个横截面时，ANSYS 建立一个9节点的数值模型来确定梁的截面特性(Iyy，Izz 等)，并求解泊松方程得到扭转特征。 图7-1是一个标准的Z型横截面，示出了截面的质心和剪切中心，以及计算得到的横截面特性。 图7-1 Z型横截面图

横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。如果用BEAM44、BEAM188、BEAM189 单元来模拟线实体，可用LATT命令将梁横截面属性赋予线实体。 7.3 如何生成横截面 用下列步骤生成横截面： 1、定义截面并与代表相应截面形状的截面号(Dection ID)关联。 2、定义截面的几何特性数值。 ANSYS 提供了表7-1 所列出的命令，可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。 表7-1 ANSYS 横截面命令 命令GUI菜单路径目的 PRSSOL MainMenu>GeneralPostproc>ListRes ults> SectionSolutionUtilityMenu> List>Results>SectionSolution 打印梁截面结果 (BEAM44不支持) SECTYP E MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectnsMainMenu> Preprocessor>Sections>-Beam-Cust omSectns>ReadSectMesh 用SEID关联截面子类 型 SECDAT A MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectns 定义截面几何数据 SECOFF SET MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectnsMainMenu> Preprocessor>Sections>-Beam-Cust omSectns>ReadSectMesh 定义梁截面的截面偏 离 SECCON TROLS MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-Add/Edit 覆盖程序计算的属性 值 SECNUM MainMenu>Preprocessor>-Attribute s-Define>DefaultAttribsMainMenu> Preprocessor>-Modeling-Create>El ements>ElemAttributes 识别关联到一个单元 的SECID

Ansys非线性接触分析和设置

Ansys非线性接触分析和设置 5.4.9 设置实常数和单元关键选项 程序使用20个实常数和数个单元关键选项，来控制面─面接触单元的接触。参见《ANSYS Elements Reference》中对接触单元的描述。 5.4.9.1 实常数 在20个实常数中，两个(R1和R2)用来定义目标面单元的几何形状。剩下的用来控制接触面单元。 R1和R2 定义目标单元几何形状。 FKN 定义法向接触刚度因子。 FTOLN 是基于单元厚度的一个系数，用于计算允许的穿透。 ICONT 定义初始闭合因子。 PINB 定义“Pinball"区域。 PMIN和PMAX 定义初始穿透的容许范围。 TAUMAR 指定最大的接触摩擦。 CNOF 指定施加于接触面的正或负的偏移值。 FKOP 指定在接触分开时施加的刚度系数。 FKT 指定切向接触刚度。 COHE 制定滑动抗力粘聚力。 TCC 指定热接触传导系数。 FHTG 指定摩擦耗散能量的热转换率。 SBCT 指定 Stefan-Boltzman 常数。 RDVF 指定辐射观察系数。 FWGT 指定在接触面和目标面之间热分布的权重系数。

FACT 静摩擦系数和动摩擦系数的比率。 DC 静、动摩擦衰减系数。 命令： R GUI：main menu> preprocessor>real constant 对实常数 FKN, FTOLN, ICONT, PINB, PMAX, PMIN, FKOP 和 FKT，用户既可以定义一个正值，也可以定义一个负值。程序将正值作为比例因子，将负值作为绝对值。程序将下伏单元的厚度作为ICON，FTOLN，PINB，PMAX 和 PMIN 的参考值。例如 ICON = 0.1 表明初始闭合因子是“0.1*下层单元的厚度”。然而，ICON = -0.1 则表示真实调整带是 0.1 单位。如果下伏单元是超单元，则将接触单元的最小长度作为厚度。参见图5-8。 图5-8 下层单元的厚度 在模型中，如果单元尺寸变化很大，而且在实常数如 ICONT, FTOLN, PINB, PMAX, PMIN 中应用比例系数，则可能会出现问题。因为从比例系数得到的实际结果，取决于下层单元的厚度，这就可能引起大、小单元之间的重大变化。如果出现这一问题，请用绝对值代替比例系数。 TCC, FHTG, SBCT, RDVF 和 FWGT 仅用于热接触分析[KEYOPT(1)=1]。 5.4.9.2 单元关键选项 每种接触单元都包括数个关键选项。对大多的接触问题，缺省的关键选项是合适的。而在某些情况下，可能需要改变缺省值。下面是可以控制接触行为的一些关键选项： 自由 度 KEYOPT(1) 接触算法(罚函数+拉格朗日乘子或罚函数) KEYOPT(2) 存在超单元时的应力状态(仅2D) KEYOPT(3)

Ansys使用技巧-非线性收敛准则

ansys计算非线性时会绘出收敛图，其中横坐标是cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。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

ansys实常数

定义实常数 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数。壳单元通过四边形和三角形定义了壳的表面，实常数用来定义其厚度；而梁单元的实常数相对复杂。主要包括截面积、截面对zz轴、yy轴的惯性短、沿z轴、y轴的厚度(最大应力发生在离轴最远点)等。 对于简单截面梁，其几何特性这里不再赘述。但对于实体结构复杂的复合梁，其截面特性的定义具有技巧。在有限元建模过程中，为简化结构，减少单元数量，通常将其简化为单根梁。如下图所示结构,经过受力分析可知，主要承力构件为4根立柱，其余斜杆只是起辅助支撑作用，因此其截面应简化如右图所示。但是，经过计算会发现，计算结果数据中位移和应力明显偏小，与实际情况有出入。经过分析不难发现，造成这种情况的原因是截面的选择只考虑了截面积和惯性矩，忽视了梁单元的质量，从而造成重力变形减小。解决这个问题，不能简单增大截面积，那样会使计算应力不可信。我们可以采取2种方法： (1)沿梁轴线均匀加载一个沿重力方向的线性载荷； (2)将梁单元材料密度乘一个系数。 上述2种方法均切实可行，也得到了工程实践的验证。 单元的材料特性定义 绝大多数单元类型都需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可以是线性或非线性。与单元类型、实常数一样，ANSYS软件对每一组材料特性有一个材料参考号。但值得注意的是，材料库中的特性值是为了方便而提供的，这些数值是材料的典型值，供用户进行基本分析及一般应用场合，特殊情况用户应自己输人数据。 线性材料特性可以是常数或温度相关的，各向同性或正交异性的，对各向同性材料只需指定其一个方向的特性。非线性材料特性通常是表格数据，如塑性数据、磁场数据、蛹变数据、膨胀数据、超弹性材料数据等。材料特性主要由材料本身物理特性决定，在此不再赞述。

ansys接触定义

1概述 接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。 一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触。 （1）刚-柔接触 在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触。 （2）柔-柔接触 柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。 2ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSYS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。 2.1点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下） 如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─面的接触问题的典型例子。

ANSYS的非线性收敛准则

ANSYS的非线性收敛准则 ansys非线性问题 ANSYS的非线性收敛准则--转自中华钢结构论坛 CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF ANSYS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。 When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present. When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment. 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 2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref 3 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 下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,5000,0.0005,0 cnvtol,u,10,0.001,2

曲线梁桥ANSYS计算命令流

!****************************************************************************** *********************** ! case2:无偏载(以跨径布置30m+40m+30m,桥宽8.5为例） ! 上海城市设计研究院L1+L2+L3预应力混凝土曲线连续梁桥结构分析 ! 两端为抗扭支座，中间支座为点铰支座 ! 每次要记得修改横隔梁的参数，即Mass21单元的实常数 !****************************************************************************** *********************** FINI /CLE /prep7 !DEFINE THE ELEMENTARY PARAMETERS *DIM,L,ARRAY,10 *DIM,H,ARRAY,10 *DIM,CITA,ARRAY,10 !*****以下参数均可修改*************** N=3 !跨数 L(1)=30 !第一跨 L(2)=40 !第二跨 L(3)=30 !第三跨 e1=1.25 !1#墩处内支座到中心线的间距 e2=1.25 !1#墩处外支座到中心线的间距 e3=0 !2#墩处的支座偏心距（正的表示外偏） e4=0 !3#墩处的支座偏心距 e5=1.25 !4#墩处内支座到中心线的间距 e6=1.25 !4#墩处外支座到中心线的间距 R=10000 !曲线桥半径 H0=1.0 !梁底到截面形心处的高度 M=16146 !mass21单元质量 J=27246.38 !mass21单元转动惯量 !************************************* LL=0.0 *DO,I,1,N LL=LL+L(I) CITA(I)=L(I)/R/3.1415925*180 *ENDDO CITA0=LL/R/3.1415925*180

ANSYS—接触单元说明

参考ANSYS的中文帮助文件 接触问题（参考ANSYS的中文帮助文件） 当两个分离的表面互相碰触并共切时，就称它们牌接触状态。在一般的物理意义中，牌接触状态的表面有下列特点： 1、不互相渗透； 2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力； 3、通常不传递法向拉力。 接触分类：刚性体－柔性体、柔性体－柔性体 实际接触体相互不穿透，因此，程序必须在这两个面间建立一种关系，防止它们在有限元分析中相互穿过。 ――罚函数法。接触刚度 ――lagrange乘子法，增加一个附加自由度（接触压力），来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来，称之为增广lagrange法。 三种接触单元：节点对节点、节点对面、面对面。 接触单元的实常数和单元选项设臵： FKN：法向接触刚度。这个值应该足够大，使接触穿透量小；同时也应该足够小，使问题没有病态矩阵。FKN值通常在0.1~10之间，对于体积变形问题，用值1.0（默认），对弯曲问题，用值0.1。 FTOLN：最大穿透容差。穿透超过此值将尝试新的迭代。这是一个与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例系数，缺省为0.1。此值太小，会引起收敛困难。 ICONT：初始接触调整带。它能用于围绕目标面给出一个“调整带”，调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值，ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值（＜0.03＝ PINB：指定近区域接触范围（球形区）。当目标单元进入pinball区时，认为它处于近区域接触，pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆（二维）或球（三维）。可以用实常数PINB调整球形区（此方法用于初始穿透大的问题是必要的）PMIN和PMAX：初始容许穿透容差。这两个参数指定初始穿透范围，ANSYS把整个目标面（连同变形体）移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内，而使其成为闭合接触的初始状态。初始调整是一个迭代过程，ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内，如果无法完成，给出警告，可能需要修改几何模型。 TAUMAX：接触面的最大等效剪应力。给出这个参数在于，不管接触压力值多大，只要等效剪应力达到最大值TAUMAX，就会发生滑动。该剪应力极限值通常用于接触压力会变得非常大的情况。 CNOF：指定接触面偏移。+CNOF增加过盈、-CNOF减少过盈或产生间隙、CNOF能与几何穿透组合应用。 FKOP：接触张开弹簧刚度。针对不分离或绑定接触模型，需要设臵实常数FKOP，该常数为张开接触提供了一个刚度值。FKOP阻止接触面的分离；FKOP默认为1.0，用于建立粘结模型，用一个较小值（1e-5）去建立软弹簧模型。 FKT：切向接触刚度。作为初值，可以采用－FKT＝0.01*FKN，这是大多数ANSYS 接触单元的缺省值。 COHE：粘滞力。即没有法向压力时开始滑动的摩擦应力值。 FACT，DC：定义摩擦系数变化规律

关于ansys中收敛的介绍

一．何为收敛？在这里我引用一个会员的提问来解释这个问题： Q:结构非线性静力分析经常出现收敛这个词，如：收敛容限，收敛准则，收敛的解，位移收敛检验等，请解释，thanks! A: 个人是这样理解的： 谈到收敛总会和稳定性联系在一起， 简单的说，就是在进行求解过程中的一些中间值的误差对于结果的影响的大小，当中间量的误差对于你的数值积分的结果没有产生影响，就说明你的积分方法是稳定的，最终你的 数值积分的结果就会收敛于精确解；当中间量的误差导致数值积分结果与精确解有很大的差别时，就说明你的方法稳定性不好，你的数值积分结果不会收敛于精确解。 我想当你对于稳定性和收敛的概念真正理解后，那些名词对于你来说，并不是问题，力学的问题最终都会和数学联系在一起，建议你看看数值积分方面的教程，学好了数学，力学对于你来说就是a piece of cake。 Q:那么说收不收敛，最终都是因为采用的计算方法和计算参数选取的问题了？ A: 就本人所学的专业来说，很大程度上取决于所采用的算法，我学的是结构工程，举个例子吧 :当在进行结构动力时程分析时，采用的几分方法有线性加速度法，威尔逊－theta法，对于线性加速度法，当时间步长大于周期的0.5倍时，计算结果很可能出现不收敛，而当时间步长小于0.1倍的周期时，才有可能获得稳定的计算结果；而威尔逊－theta法，实质上就是线性加速度法的修正形式，很多实例表明当theta值大于1.37时，这种算法是无条件稳定的。当然影响计算结果是否收敛的原因有很多，比如初始条件，我所指的仅仅是我所学专业的一个问题的很小的一个方面。 A: 说白了，就是数学。 牵涉到实际的计算问题时，才发现数学实在是太有用了，不过可惜数学实在学得不好。

ANSYS中文翻译官方手册_接触分析

一般的接触分类 (2) ANSYS接触能力 (2) 点─点接触单元 (2) 点─面接触单元 (2) 面─面的接触单元 (3) 执行接触分析 (4) 面─面的接触分析 (4) 接触分析的步骤： (4) 步骤1：建立模型，并划分网格 (4) 步骤二：识别接触对 (4) 步骤三：定义刚性目标面 (5) 步骤4：定义柔性体的接触面 (8) 步骤5：设置实常数和单元关键字 (10) 步骤六： (21) 步骤7：给变形体单元加必要的边界条件 (21) 步骤8：定义求解和载步选项 (22) 第十步：检查结果 (23) 点─面接触分析 (25) 点─面接触分析的步骤 (26) 点－点的接触 (35) 接触分析实例（GUI方法） (38) 非线性静态实例分析（命令流方式） (42) 接触分析 接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。

一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。 ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。 为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。 点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下） 如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。 点─面接触单元 点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模，例如两根梁的相互接触。 如果通过一组结点来定义接触面，生成多个单元，那么可以通过点─面的接触单元来模拟面─面的接触问题，面即可以是刚性体也可以是柔性体，这类接触问题的一个典型例子是插头到插座里。