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)；

2、设置足够大的平衡迭代步数，默认为25，可以放大到很大(100)(eqit,eqit)；

3、将收敛准则调整，以位移控制时调整为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EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS（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))。

你的模型我看了一下，基本上有以下想法：

1. 模型很粗糙，做焊接的网格划那么粗，真汗

2. 绝对零度、玻尔兹曼常数未设置

3. 做焊接居然用温度直接达到1300度来模拟，太不准确

4. 瞬时热传导是直接将1300度加到单元上，当然不容易收敛，可以尝试用amplitude改进一下

5. 单元生死做的有问题，第一步中其实你已经kill掉了所有节点，却还在T-1节点上加温度。。。

6. 这种焊接模拟我真没有做过，其实按你的模型，再近似点，把焊缝同时升温降温也可以。。。

7. 我本来想改模型，不过改着改着，发现改的太慢了，心灰意冷，直接将你的前36步删除，把T-1换成weld-kill（我已经将weld-kill改成焊缝的所有节点和单元），加了个1300度，用的amp，没有出现不收敛。

1.用solid185单元

2。CUTCONTROL,PLSLIMIT, 0.15, ! Maximum equivalent plastic strain allowed within a time-step 可以大一些

3。substep 多一些

4。检查约束条件，和材料属性。。。

我做焊接瞬态热应力分析有段时间了，你这个问题，我也遇到过，成功方法为：主要把你的子步设置的更大一些，如手工改动：NSUBST,25, , ,1，或者改更大一些NSUBST,100, , ,1，当然计算时间必成倍增长！这种方法基本上解决楼主以上的错误信息，计算正确！

另外，也可能是求解器默认的等值塑性应变比计算中的小，如设置为CUTCONTROL,PLSLIMIT,2，系统一般默认0.25左右，所以对大变形是不能适应的！！这种方法可以解决你计算中的可能的大变形问题！！

另外，再改动默认设置如下：CUTCONTROL,CRPLIMITexp,0.2,0

CUTCONTROL,CRPLIMITimp,0.25,1

CUTCONTROL,NPOINT,15

以上的三种方法完全可以使你的计算正确，这都是我在计算时花很长时间摸索出并加以解决的

实际上，这三种方法解决的就是你给的错误信息的方法！！

当然，最不建议你的划分全规则的六面体网格，保证较小的边长比！！

分享给大家，祝你成功，不能顺利计算尽管找我！！