GTS NX 的常见报错（1）-Warning4005和4067

本文摘要（由AI生成）：

本文讨论了工程数值仿真中常见的报错信息及其解决方案。其中，WARNING[4005]与模型中的梁单元约束不足相关，建议对竖向梁单元同时添加RZ约束以避免类似报错。此外，建模空间与模型类别不匹配也会导致报错，建议根据模型类别调整建模空间。而WARNING[4067]则指出节点自由度被重复定义，即存在多余约束，这通常不影响结果但可能影响计算过程。文章还强调了在平面应变模型中添加界面和刚性连接时可能出现的约束重复问题，并提供了相应的解决思路。

NO23. GTS NX分析中的4005和4067报错。

简单讲，4005为约束不足，4067为节点存在多余约束。

这两个报错在软件中呈现出来都是蓝色字体的警告，也即，即使出现报错，计算也并不立刻中断，但是计算结果可能存在问题。

1. WARNING[4005]

WARNING[4005]出现时，软件提示某些节点的自由度矩阵奇异。翻译一下：节点的某些方约束不足。比如：如下图所示的梁：如果把这个简单的简支梁模型拿到软件中分析，软件将提示TX方向（也即水平方向）矩阵奇异，即使相同的约束条件，在不同的荷载情况下，有些会出现警告，有些不会出现警告，比如还是该两端铰支的简支梁，当水平方向受力的时候软件将输出警告4005，但是竖直方向受力时，可能无警告发生。

4005警告通常属于约束不足情况，与之对应的警告是4067，也即过度约束。4005的警告提示有三种情况：

（1）与孔隙水压力相关的报错。分析时程序给出的提示为：

此警告通常出现在模型中设有界面单元用于模拟止水帷幕的情况。界面材料性质如果不勾选“□渗流系数”，界面默认为不透水界面，也即止水帷幕的效果。如果勾选“□渗流系数”，则单元将增加孔隙水压力自由度，变成7自由度的渗流单元，此时运行模型时，程序可能会给出关于“PRESSURE”的4005报错。

（2）3D模型中与竖向的梁单元相关的报错。分析时程序的报错提示为：

通常出现该问题的情形常见的有两种情况：

① 模型中存在竖向的梁单元（或植入式梁单元）时。原因是，实体单元在全局坐标系下，只有X\Y\Z方向的三个平动自由度，当实体单元中存在梁单元时，由于梁单元同时存在X\Y\Z方向的三个平动和三个转动自由度，自由度个数的差异造成了约束不足出现了该警告。

但，虽然梁同时缺失了RX\RY\RZ约束，对于竖直的梁，在计算扭矩时，需要RZ约束来提供支撑，此时实体单元不能提供需要的RZ约束，因此最常见到该警告“WARNING[4005]:SINGULARITY IN SYSTEMMATRIX FIXED AT ROTATION-Z OF NODE 206032.”

该问题的解决方法很简单，对模型中的竖向的梁单元添加RZ约束即可，此时需注意的是，软件输出窗口给出的提示可能只是针对某个节点，但是添加约束的时候，对于同类的竖向梁单元节点需同时添加，如果只对报错的节点添加了RZ约束，继续计算很可能会继续在其它类似节点出现相同警告。

根据该警告出现的解释可知，当模型中出现水平梁单元时，例如隧道工程中经常用到的管棚，建模时通常使用梁单元或植入式梁单元进行模拟（有时也通过刚度等效用板单元来模拟），根据梁方向的方向不同(梁可能是沿水平X方向或沿水平Y方向)，此时计算可能出现的报错是“WARNING[4005]:SINGULARITYIN SYSTEM MATRIX FIXED AT ROTATION-Y OF NODE #.”或“WARNING [4005]:SINGULARITY IN SYSTEM MATRIX FIXED ATROTATION-X OF NODE #.”解决办法同4005 of RZ。

该类报错通常都是出现在扭转自由度部分缺失的情况中。

②建模空间与模型类别不符合。例如，在2D建模空间中建立了3D模型，由于2D空间的平面应变自由度只有四个，没有Z向的约束，因此，当建立3D模型执行计算时，在出现3D单元中的1D单元时，会出现该报错。解决办法为：在主菜单>分析>分析工况>设置命令，修改建模空间，然后使用主菜单>网格>转换>旋转网格命令，将整个模型旋转90度至Z轴向上即可。

建模空间设置错误，也可能会出现一些其它的报错。

（3）建模错误引起的约束不足相关的报错。分析时程序给出的提示为：

该类报错的特点是，平动自由度和扭转自由度方向的矩阵奇异同时出现。或某次报错中，仅出现了平动（或转动）方向的矩阵奇异，但是添加了平动（或转动）约束后，重新执行计算，则出现扭转（平动）方向的矩阵奇异。

3D模型中出现该警告时，最常见的原因是模型中的结构单元与周边的其它结构单元或实体单元不耦合，造成结构单元失去约束引起该警告，该问题常见于施工阶段分析中。检查模型时，检查出现该报错的施工阶段中激活的网格，与其它之前阶段已经激活的单元之间的耦合性。

如下图所示，图中的内支撑（1D结构杆件）与地连墙相连的位置处于不耦合的状态，这就意味着，内支撑的两端没有作用点，处于无约束的自由状态。如果没有找到问题根源所在，只对出现报错的节点添加了约束，重新计算时，仍旧可能在其它节点出现新的报错。

该问题在基坑工程的数值模拟中，尤其是内支撑激活的施工阶段计算中非常常见，大多是因为建模不规范造成的内支撑与围护桩或地连墙不耦合造成的。

如果是第（3）种情况的WARNING[4005],通常继续计算还会出现WARNING[4024]或ERROR[2103],这是因为支护结构处于自由状态，发生了大的竖向位移或基坑由于支护结构不足，土体发生了较大位移所致。

对于WARNING4005，同样存在其它的问题可以出现该报错，例如，在使用植入式梁和植入式桁架时，根据杆件的受力特性，如果以轴向力为主的杆件（如：锚杆），使用了植入式梁，也可能出现该报错，应具体问题具体分析。

2. WARNING[4067]

该警告的意思是有84个节点的自由度被重复定义，也即某些节点存在多余约束。这个警告比较鸡肋，一般对结果没什么影响，一般软件只有在某个节点重复添加了自由度约束时才会出现，比如某个节点加了两次TX约束。

模型出现WARNING[4067]时，通常出现模型出现刚性连接或除了自动约束，自己手动添加了约束时。该警告不是致命警告，软件将继续进行计算，

一种情况时，约束的数量（和方向）超过了节点自身的自由度数量。

如下图模型使用平面应变单元，在模拟桩基的单元（平面应变单元）周边添加了界面单元，在建立界面单元的同时，建立了刚性连接（出于应力计算时单元节点耦合性的需要）。

计算报错：

主要原因是，在平面应变模型中添加界面时，通常需要一并添加刚性连接，软件自动生成的刚性连接为6自由度全约束状态：

但是对于平面模型来说，通常只有4个自由度，因此出现了多余约束的警告。

另一种情况是，对某些已经存在约束的节点额外添加约束时程序报错。举例，给梁端设置固定约束，如果再对该梁端节点额外添加任意自由度约束，程序将给出4067报错。

以上~