Ansys使用技巧-非线性收敛准则
ansys的非线性命令解析
引用小健哥的ANSYS 非线性分析命令解析ANSYS应用基于问题物理特性的自动求解控制方法，把各种非线性分析控制参数设置到合适的值。
如果用户对这些设置不满意，还可以手工设置。
下列命令的缺省设置已进行了优化处理：AUTOTS PRED MONITORDELTIM NROPT NEQITNSUBST TINTP SSTIFCNVTOL CUTCONTROL KBCLNSRCH OPNCONTROL EQSLVARCLEN CDWRITE LSWRITE这些命令及其设置在将在后面讨论。
参见《ANSYS Commands Reference》。
如果用户选择自己的设置而不是ANSYS的缺省设置，或希望用以前版本的ANSYS的输入列表，则可用/ SOLU 模块的SOLCONTROL ，OFF命令，或在/ BATCH 命令后用/ CONFIG ，NLCONTROL，OFF命令。
参见SOLCONTROL 命令的详细描述。
ANSYS对下面的分析激活自动求解控制单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析，在求解自由度为UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时；单场的非线性或瞬态热分析，在求解自由度为TEMP时；注意--本章后面讨论的求解控制对话框，不能对热分析做设置。
用户必须应用标准的ANSYS 求解命令或GUI来设置。
2.2 非线性静态分析步骤尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂，但处理基本相同。
只是在非线形分析的过程中，添加了需要的非线形特性。
非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。
如同任何静态分析，处理流程主要由以下主要步骤组成：建模；设置求解控制；设置附加求解控制；加载；求解；考察结果。
2.2.1 建模这一步对线性和非线性分析基本上是一样的，尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质，参考§4《材料非线性分析》，和§6.1《单元非线性》。
如果模型中包含大应变效应，应力─应变数据必须依据真实应力和真实(或对数)应变表示。
关于ansys中收敛的介绍
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)；
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：
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
五.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
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。
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, MINREFANSYS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,carry2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref3 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,5000,0.0005,0cnvtol,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解决非线性分析不收敛的技巧
ansys解决非线性分析不收敛的技巧大家都提到了收敛困难的问题为加速收敛应该注意一下几个问题:1收敛容差ANSYS缺省的收敛准则会根据单元的不同而检查不同的收敛力素和容差例如当采用olid65和link8时,缺省的要检查F和DISP两个力素其容差也是缺省的(Help中有)对于钢筋混凝土结构一般而言其位移比较小仅使用F力素收敛即可但其容差也同时放松一般采用5%即可(缺省是5)命令:cnvtol,f,,0.05,22其它选项的设置自动时间步打开此选择可以让程序决定子步间荷载增量的大小及其是增加或是减小收敛速度较快(命令autot,1)打开后似乎定义的子步数不起控制作用了打开线性搜索可以帮助收敛的速度(命令:lnrch,1)打开预测器可以帮助收敛的速度(命令red,on)平衡迭代次数在每一子步中的迭代次数缺省是25,将其增加例如改为50(命令:neqit,50)NSUBST此值不宜过小否则计算过程中老是调整影响计算速度当然对于比较简单的算例或是分布模型可能不需要如此多的选项但对于复杂的模型是需要的各位可以试试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(SPARSEDIRECTSOLVER)、预共轭梯度法(PCGSOLVER)和波前法(FRONTDIRECTSLOVER)。
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）。
ansys收敛准则
关于ansys中收敛的介绍2010-09-26 16:25:12| 分类：默认分类| 标签：|举报|字号大中小订阅一、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，采用的几种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。
A: 收敛的问题，就好像你往水里扔一块石头激起的波浪，慢慢会平息下来，这就收敛了。
ANSYS结构非线性分析指南_第二章
第二章开始结构非线性分析2.1 在ANSYS中执行非线性分析ANSYS应用基于问题物理特性的自动求解控制方法，把各种非线性分析控制参数设置到合适的值。
如果用户对这些设置不满意，还可以手工设置。
下列命令的缺省设置已进行了优化处理： AUTOTS PRED MONITORDELTIM NROPT NEQITNSUBST TINTP SSTIFCNVTOL CUTCONTROL KBCLNSRCH OPNCONTROL EQSLVARCLEN CDWRITE LSWRITE这些命令及其设置在将在后面讨论。
参见《ANSYS Commands Reference》。
如果用户选择自己的设置而不是ANSYS的缺省设置，或希望用以前版本的ANSYS的输入列表，则可用/SOLU模块的SOLCONTROL，OFF命令，或在/BATCH命令后用/CONFIG，NLCONTROL，OFF命令。
参见SOLCONTROL命令的详细描述。
ANSYS对下面的分析激活自动求解控制：∙单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析，在求解自由度为UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时；∙单场的非线性或瞬态热分析，在求解自由度为TEMP时；注意--本章后面讨论的求解控制对话框，不能对热分析做设置。
用户必须应用标准的ANSYS求解命令或GUI来设置。
2.2 非线性静态分析步骤尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂，但处理基本相同。
只是在非线形分析的过程中，添加了需要的非线形特性。
非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。
如同任何静态分析，处理流程主要由以下主要步骤组成：∙建模；∙设置求解控制；∙设置附加求解控制；∙加载；∙求解；∙考察结果。
2.2.1 建模这一步对线性和非线性分析基本上是一样的，尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质，参考§4《材料非线性分析》，和§6.1《单元非线性》。
如果模型中包含大应变效应，应力─应变数据必须依据真实应力和真实(或对数)应变表示。
ANSYS非线性求解的理论基础
NROPT，MODI：程序在每一个子步中修正切线 刚度。自适应下降不可用。
NROPT，INIT：程序在所有迭代中都使用初始刚 度。自适应下降不可用。
14
ANSYS非线性求解的理论基础
收敛准则－－位移准则
ui 1 D ui ui 1
D －－位移收敛容差，一般取0.001～0.005之间；
1
K i F
1
，收敛性差，因此很
切线刚度法： K i K i T ，令 Newton-Raphson迭代法。
1 1
1 则得到
8
ANSYS非线性求解的理论基础
Full Newton-Raphson（F.N.R）
F
`
在一个荷载步或子步内每次迭代 后重新形成一次 Ki T
下面仅讨论比例加载情况下过极值点（过屈 曲）的方法：当前的主流方法是自动步长法。
24
ANSYS非线性求解的理论基础
自动步长法－－概述（1）
如前所述，非线性方程组的解法主要是增量 加迭代法，即外荷载是逐级施加的，每施加一级 荷载增量后进行平衡迭代直至解的结果满足允许 容差。
因此，荷载增量大小的控制对求解有很重要 的意义：增量过大，解难于收敛甚至发散，这一 点在接近极值点时特别明显；增量太小，意味着 求解次数过多，使计算工作量增大。
1
ANSYS非线性求解的理论基础
主要内容
NROPT, , Option, --, Adptky
—— 非线性方程组的解法
CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF
—— 收敛准则
AUTOTS, Key
ARCLEN, Key, MAXARC, MINARC
ANSYS结构非线性分析指南(一至三章)
ANSYS结构非线性分析指南(一到三章)屈服准则概念：1.理想弹性材料物体发生弹性变形时，应力与应变完全成线性关系，并可假定它从弹性变形过渡到塑性变形是突然的。
2.理想塑性材料（又称全塑性材料）材料发生塑性变形时不产生硬化的材料，这种材料在进入塑性状态之后，应力不再增加，也即在中性载荷时即可连续产生塑性变形。
3.弹塑性材料在研究材料塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形的材料这里可分两种情况：Ⅰ.理想弹塑性材料在塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料，也即材料进入塑性状态后，应力不再增加可连续产生塑性变形。
Ⅱ.弹塑性硬化材料在塑性变形时，既要考虑塑性变形之前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料，这种材料在进入塑性状态后，如应力保持不变，则不能进一步变形。
只有在应力不断增加，也即在加载条件下才能连续产生塑性变形。
4.刚塑性材料在研究塑性变形时不考虑塑性变形之前的弹性变形。
这又可分两种情况：Ⅰ.理想刚塑性材料在研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。
Ⅱ.刚塑性硬化材料在研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，但需要考虑变形过程中的加工硬化材料。
屈服准则的条件：1.受力物体内质点处于单向应力状态时，只要单向应力大到材料的屈服点时，则该质点开始由弹性状态进入塑性状态，即处于屈服。
2.受力物体内质点处于多向应力状态时，必须同时考虑所有的应力分量。
在一定的变形条件（变形温度、变形速度等）下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，质点才开始进入塑性状态，这种关系称为屈服准则，也称塑性条件。
它是描述受力物体中不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须遵守的力学条件，这种力学条件一般可表示为）＝Cf（σij又称为屈服函数，式中C是与材料性质有关而与应力状态无关的常数，可通过试验求得。
屈服准则是求解塑性成形问题必要的补充方程。
1.1 什么是结构非线性在日常生活中，经常会遇到结构非线性。
ANSYS非线性不收敛问题及解决
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。
本文介绍了ANSYS中常见的一些非线性不收敛问题和相关分析。
影响非线性收敛稳定性及其速度的因素很多：1、模型一一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一一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。
怎么知道ANSYS的结果是收敛的
怎么知道ANSYS的结果是收敛的？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。
左上角写着呢，青色的是收敛判据，紫色的是每次迭代总合力值，要紫色的值小于等于青色的值才能收敛。
从第一张图可知。
计算结果没有收敛。
如我贴图所示，青、红为收敛判据，紫、蓝为迭代总合力、力矩的计算值，紫、蓝小于青、红为收敛，该图显示计算收敛。
F代表力,M代表弯矩；L2代表2范数，crit代表收敛准则。
当L2小于crit时，就代表收敛了。
一般蓝色的表示根据收敛准则的收敛容限计算得到值,而紫色的表示实际结构计算得到的误差当紫色线低于蓝色线时，表示此子步收敛，在此基础上在增加一个子步的荷载增量.收敛准则有很多，常用的有1范数、2范数、无穷范数，这在数值分析的书上有说明，两条曲线是收敛线，两条曲线是方程分析中的收敛值，当方程中的收敛值小于收敛线时，收敛才能保证！！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。
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。
ANSYS非线性不收敛问题及解决
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。
本文介绍了ANSYS中常见的一些非线性不收敛问题和相关分析。
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 DIREC T 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。
ANSYS非线性不收敛问题及解决
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。
本文介绍了ANSYS中常见的一些非线性不收敛问题和相关分析。
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 DIREC T 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。
ANSYS求解非线性问题
ANSYS求解非线性问题牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。
然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。
需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。
逐步递增载荷和平衡迭代一种近似的非线性救求解是将载荷分成一系列的载荷增量。
可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。
在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷增量之前程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。
遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地随着每一个载荷增量积累误差，导种结果最终失去平衡，如图1所示所示。
（a）纯粹增量式解（b）全牛顿－拉普森迭代求解图1 纯粹增量近似与牛顿－拉普森近似的关系ANSYS程序通过使用牛顿－拉普森平衡迭代克服了这种困难，它迫使在每一个载荷增量的末端解达到平衡收敛（在某个容限范围内）。
图1（b）描述了在单自由度非线性分析中牛顿－拉普森平衡迭代的使用。
在每次求解前，NR方法估算出残差矢量，这个矢量是回复力（对应于单元应力的载荷）和所加载荷的差值。
程序然后使用非平衡载荷进行线性求解，且核查收敛性。
如果不满足收敛准则，重新估算非平衡载荷，修改刚度矩阵，获得新解。
持续这种迭代过程直到问题收敛。
ANSYS程序提供了一系列命令来增强问题的收敛性，如自适应下降，线性搜索，自动载荷步，及二分等，可被激活来加强问题的收敛性，如果不能得到收敛，那么程序或者继续计算下一个载荷前或者终止（依据你的指示）。
对某些物理意义上不稳定系统的非线性静态分析，如果你仅仅使用NR方法，正切刚度矩阵可能变为降秩短阵，导致严重的收敛问题。
这样的情况包括独立实体从固定表面分离的静态接触分析，结构或者完全崩溃或者“突然变成”另一个稳定形状的非线性弯曲问题。
对这样的情况，你可以激活另外一种迭代方法，弧长方法，来帮助稳定求解。
弧长方法导致NR平衡迭代沿一段弧收敛，从而即使当正切刚度矩阵的倾斜为零或负值时，也往往阻止发散。
关于ansys中收敛的介绍
关于ansys中收敛的介绍1、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，采用的几种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。
A: 收敛的问题，就好像你往水里扔一块石头激起的波浪，慢慢会平息下来，这就收敛了。
计算的时候就是这样，数据在每次迭代的时候在精确解的周围震荡，最后无限趋向于精确解。
ANSYS结构非线性分析指南(全本)
图 1-1
结构非线性行为的常见例子
引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态改变、几何 非线性、材料非线性。 1.1.1 状态变化(包括接触)
许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。例如，一根只能拉伸的 电缆可能是松的，也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的，也可能是不接触的。 冻土可能是冻结的，也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变而变 化。状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中)， 也可能由某种外部原因引 起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。 接触是一种很普遍的非线性行为。接触是状态变化非线性中一个特殊而重要 的子集。参见第五章。 1.1.2 几何非线性
这些命令及其设置在将在后面讨论。参见《ANSYS Commands Reference》。 如果用户选择自己的设置而不是 ANSYS 的缺省设置，或希望用以前版本的 ANSYS 的输入列表，则可用/ SOLU 模块的 SOLCONTROL ，OFF 命令，或在/ BATCH 命令 后用/ CONFIG ，NLCONTROL，OFF 命令。参见 SOLCONTROL 命令的详细描述。 ANSYS 对下面的分析激活自动求解控制： 单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析，在求解自由度为 UX、UY、UZ、 ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时； 单场的非线性或瞬态热分析，在求解自由度为 TEMP 时； 注意 -- 本章后面讨论的求解控制对话框，不能对热分析做设置。用户必须 应用标准的 ANSYS 求解命令或 GUI 来设置。
1.1
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是结构非线性
在日常生活中，经常会遇到结构非线性。例如，当用钉书针钉书时，金属钉 书钉将永久地弯曲成一个不同的形状( 图 1-1a )。如果你在一个木架上放置重物， 随着时间的推移木架将越来越下垂( 图 1-1b )。当在汽车或卡车上装载货物时， 它的轮胎和下面路面间接触面将随货物重量而变化( 图 1-1c )。如果将上述例子 的载荷变形曲线画出来，用户将发现它们都显示了非线性结构的基本特征—结构 刚度改变。
anasys非线性弹塑性分析收敛函数
ansys非线性分析收敛讨论（转）我最近做了一些非线性方面的计算，7也遇到了非线性计算中难以收敛的问题，现在就我分析使得一些感受写出来，希望对大家有用，如果有误，还望大家不吝指正。
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”浠Ｈ缬行枰部勺约褐付╟rition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。
关于ansys中收敛的介绍
关于ansys中收敛的介绍关于ansys 中收敛的介绍1、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，采用的几种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。
A: 收敛的问题，就好像你往水里扔一块石头激起的波浪，慢慢会平息下来，这就收敛了。
计算的时候就是这样，数据在每次迭代的时候在精确解的周围震荡，最后无限趋向于精确解。
ANSYS非线性求解的迭代控制
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。
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,minref1）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,carry2修改收敛准则cnvtol,lab,value,toler,norm,minref3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非线性分析指南
非线性结构分析非线性结构的定义在日常生活中，会经常遇到结构非线性。
例如，无论何时用钉书针钉书，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。
（看图1─1（a））如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。
（看图1─1（b））。
当在汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。
（看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来，你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.图1─1 非线性结构行为的普通例子非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态变化（包括接触）许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为，例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的，也可能是绷紧的。
轴承套可能是接触的，也可能是不接触的，冻土可能是冻结的，也可能是融化的。
这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。
状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。
ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。
接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。
几何非线性如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。
一个例的垂向刚性）。
随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。
图1─2 钓鱼杆示范几何非线性材料非线性非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。
许多因素可以影响材料的应力──应变性质，包括加载历史（如在弹─塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。
牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。
然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。
需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。
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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<crit的时候判断为收敛了。
也即不平衡力的L2范数小于设置的criterion时判断为收敛。
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。
就我的经验,前两种方法效果好一些,后一种方法不一定奏效。
但应注意到，放大收敛准则其实是在降低计算精度的条件下得到近似解，并且放大的收敛准则是否与实际相符或有实际意义应仔细考虑。
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）。