干货 | Workbench创建印记面的两种方法

在仿真分析中，经常会遇到结构非线性问题。产生非线性行为的原因有很多，主要归结为材料非线性、几何非线性、接触非线性三类。运用ANSYS Workbench平台进行非线性分析时，有时收敛是相对困难的，是一个反复试错过程，需要进行不断的、大量的调参。作者经过大量工程实践，总结出以下常用有效解决方法：(1) 多层细化网格，特别是接触界面，检查并改进单个体的网格质量；(2) 开启大变形开关Large Deflection；(3) 开启自动时间步Auto Time Stepping，并增加步数、减小步长；(4) 开启线性搜索Line Serach，迭代过程中，给予迭代位移增量乘以一个小于1的系数；(5) 开启弧长法（Arc-Length Method），插入命令流ARCLEN, Key, MAXARC, MINARC；(6) 施加位移比施加载荷容易收敛，将载荷分为多个载荷步Number of Steps施加；(7) 切换求解器类型Solver Type：Direct：使用的是稀疏矩阵法SPARSE。性能很强大的算法，默认使用。特别适用于非确定矩阵的非线性分析，可在静态、谐响应、瞬态、子结构和随机分析中应用。梁单元、壳单元、以梁壳为主的实体结构、当结构出现病态矩阵时、不确定用什么时，用Direct。Iterative：使用的是预条件共轭梯度法PCG。可在静态、模态、瞬态分析中应用。对实体单元结构是最优算法。(8) 放松非线性收敛准侧，尽量用力收敛控制Force Convergence、而不用位移收敛控制Displacement Convergence，与不收敛关系并不大，而且放松后可能会得到错误的解；(9) 刚度相差悬殊的相邻结构，降低刚度较大构件的刚度，如加细加密网格、采用高阶单元（梁—>壳，壳—>梁）；(10) 连接关系刚度太大，如刚接、铰接；(11) 材料设置不正确；(12) 打开重启动Restart Controls，重启点一般需要往前移3~5个子步；(13) 对非线性材料零件插入U-P杂交单元，以解除非线性材料体积自锁，插入命令：Keyopt,matid,6,1。如果还是不能收敛，在求解栏插入命令：Solc,,,,vtol（vtol为体积容差值，0≤vtol≤1，默认为0.00001，推荐0.00001≤vtol≤0.01）；(14) 对于橡胶压缩、金属挤压/冲压成型等严重改变零件形状的非线性大变形分析，需要采用自适应网格技术(Nonlinear AdaptiveRegion)；(15) 接触设置时，利用增广拉格朗日算法(Augmented Lagrange)，减小法向刚度(经验值0.1~1)，允许有穿透。(16) 更新的版本或许针对求解器，针对接触有更新、更好的设置。例如随着版本不断更新，ANSYS陆续增加了自适应网格技术、接触刚度指数迭代技术、半隐式算法等等来帮助客户应对更复杂的收敛问题。来源：纵横CAE