专注于仿真分析和振动分析
00 导读
Mechanical中的Analysis Setting中设置很多,有些设置影响很大,一般用户也已经掌握。还有些设置影响虽然不大,但难免好奇。
01 研究背景
Analysis Setting中类别有:Step Controls;Solver Controls;Rotordynamics Controls;Restart Controls;Nonlinear Controls;Advanced;Output Controls;Analysis Data Management;Visibility。
Step Controls重要,属于必掌握属性。
Solver Controls大部分情况下默认即可。
Rotordynamics Controls在转子动力学分析中需要打开。
Restart Controls用于摸索解决不收敛问题,正常求解下无需关注。
Nonlinear Controls大部分情况下默认即可。
Advanced大部分情况下默认即可。
Output Controls大部分情况下默认即可。
Analysis Data Management大部分情况下默认即可。
Visibility大部分情况下默认即可。
02 Solver Controls求解器控制
01 Solver Pivot Checking
在欠约束模型或接触相关问题下,病态求解器矩阵将在求解器中产生错误消息并中止求解。选项如下。
Program Controlled (default):软件自选。
Warning: 抛出Warning,继续求解;
Error: 抛出Error,终止求解;
No:不执行。
02 Inertia Relief (Linear Static Structural Analysis Only)
惯性释放
计算加速度以平衡施加的载荷。加速度根据单元质量矩阵和施加的力计算。必须输入计算质量所需的数据(如密度)。可计算平移和旋转加速度。
03 Include Negative Load Multiplier (Eigenvalue Buckling Analysis Only)包括载荷负乘数
默认选项 Program Controlled 和选项 Yes 将提取正负特征值。
选项No仅提取正特征值。
04 Quasi-Static Solution (Static Structural Analysis Only)
准静态求解
默认选项为Off,对于本质上是准静态且无法收敛的分析,可以设置为 On以实现收敛。
05 Time Integration Type (Rigid Dynamics Solver Only)
时间积分类型
Program Controlled (default ): 软件根据当前模型选择最合适的方法。 如果模型只包含刚体,则使用四阶 Runge-Kutta。 如果模型包含柔性体,则使用 Stabilized Generalized Alpha 。
Runge-Kutta 4:四阶 Runge-Kutta。
Implicit Generalized Alpha:基于 Generalized-α 方法的隐式时间积分。
Stabilized Generalized Alpha:基于 Stabilized Generalized-α 方法的隐式时间积分。
MJ 时间步:Moreau-Jean 时间步积分。
06 Correction Type
07 Assembly Type
03 Nonlinear Controls非线性控制
Nonlinear Controls for Steady-State, Static, and Transient Analyses用于稳态、静态和瞬态分析的非线性控制。
非线性控制应用于耦合场、稳态、静态和瞬态结构分析,包括电、静磁、静态结构、瞬态结构、稳态热和热电分析。属性如下。
01 Newton-Raphson牛顿-拉普森法
对于非线性静态结构和完全法瞬态结构分析,Newton-Raphson 属性可用。指定在求解过程中刚度矩阵的更新频率。选项如下。
Program Controlled 允许软件根据模型中的非线性选择 Newton-Raphson 选项。更多信息,请参阅 《Mechanical APDL Structural Analysis Guide》中的 Newton-Raphson Option section。
Full:刚度矩阵在每次平衡迭代中更新。
Modified:切线刚度矩阵在每个子步中更新。刚度矩阵在平衡迭代中不更新。不适用于大变形分析。
Unsymmetric:刚度矩阵在每次平衡迭代中更新。此外还生成并使用非对称矩阵。如果使用 TB,USER 定义了非对称材料,则需要 Unsymmetric才能完全使用。
如果遇到收敛困难,先尝试FULL,然后再尝试Unsymmetric。(使用非对称求解器比使用对称求解器需要更多的计算时间。)
02 Convergence Criterion收敛准则
在求解非线性稳态、静态或瞬态分析时,会在每个子步执行迭代(平衡迭代)。当不平衡负载小于指定的收敛准则时,子步收敛。收敛控制是步进感知的,所以每步可以不同。
电气分析:电压收敛和电流收敛。
静磁分析:CSG Convergence 和 AMP Convergence。
静态结构分析和瞬态结构分析:力收敛、力矩收敛、位移收敛和旋转收敛。
稳态热分析:热收敛和温度收敛。
热电分析:热收敛、温度收敛、电压收敛和电流收敛。
选项如下。
Program Controlled (default ):软件指定收敛准则。
On:指定收敛准则。Value为求解器用于判断收敛的参考值。根据外力(包括反作用力)自动计算,或者用户可以输入一个常数值。
03 Line Search线搜索
线搜索可增强收敛,但可能很费时(尤其是可塑性)。以下情况可能需要考虑打开线搜索:结构受力加载(非位移控制);结构刚度增递(例如钓鱼竿);收敛模式振荡。线搜索是步进感知的,所以每步可以不同。
04 Stabilization稳定
小载荷增量引起大位移可能会导致收敛困难,不稳定。Stabilization有助于收敛。Stabilization可以理解为向模型中的所有节点添加人工阻尼器。任何趋于不稳定的自由度都具有较大的位移,从而引起较大的阻尼/稳定力,该力减少了自由度的位移,因此可以实现稳定。选项如下。
Program Controlled (default): 软件不会向求解器发出任何请求以激活Stabilization。
Off: 停用Stabilization。
Constant: 激活Stabilization。能量耗散比或阻尼系数在载荷步期间保持不变。
Reduce: 激活Stabilization。在载荷步结束时,能量耗散比或阻尼系数从指定或计算值线性减小到零。
Energy: 使用能量耗散比作为控制(默认)。输入能量耗散比,能量耗散比是Stabilization力所做的功与单元势能的比值。此值通常是0到1之间的数字。默认值为 1.0e-4。
Damping: 使用阻尼系数作为控制。输入阻尼因子,求解器利用阻尼系数计算所有后续子步的Stabilization力。该值大于 0。
Activation For First Substep有三个选项。
No: 即使在最小时间步没有收敛(默认),第一个子步的Stabilization也不会激活。
On Nonconvergence: 如果在最小时间步没有收敛,则为第一个子步激活Stabilization。此选项仅用于第一个载荷步。
Yes: 为第一个子步激活Stabilization。
对于Stabilization Force Limit,指定介于0-1之间的数字。默认值为 0.2。 要省略稳定力检查,将此值设置为0。
Nonlinear Controls for Transient Thermal Analysis瞬态热分析的非线性控制。
Quasi方法是Full方法的近似,对于强非线性,它更快,但不那么准确。
Nonlinear Controls for Rigid Dynamics Analysis刚性动力学分析的非线性控制。
Energy Accuracy Tolerance,计算能量与上一时间步能量变化的比率。将该比率与 Energy Accuracy Tolerance 进行比较,再决定增加或减少时间步长。
Force Residual Relative Tolerance,默认值为1e-7。较小的值将导致较小的残差,但需要更多的迭代。
Constraint Equation Residual Relative Tolerance,默认为1e-8。
04 Advanced高级
01 Far field Radiation Surface远场辐射面。
仅对于谐波声学分析。选项如下。
Program Controlled (default): 如果用户未定义等效源面边界条件,软件指定等效源(麦克斯韦)面。
Manual: 需要用户至少定义一个远场辐射面。
No: 所有等效源(麦克斯韦)面和远场结果无效。
02 Inverse Option
仅对于静态结构分析,选项包括 No(默认)和 Yes。Yes 选项指示软件从第一步开始执行逆解。此外,选择 Yes 时,会显示 End Step 属性,指定逆解应在哪一步停止,默认值为1。
03 Contact Split (DMP)接触拆分
接触对会在分布式求解期间拆分成多个较小的接触。然后用内核处理这些接触。求解完成后再合并。整个过程是自动的。选项如下。
Program Controlled: 软件选择是否拆分以提高性能。
Off:不拆分。
On: 软件在求解过程中拆分接触。此选项会显示Max Number of Splits属性,指定在分布式求解中每个接触对的最大拆分数,最小值为2。
此属性适用于涉及接触的分析。启用接触拆分后,模型中的不同接触对可能会进行不同级别的拆分,拆分级别由软件在运行时确定。使用接触拆分可能会在求解过程中修剪一些接触单元。因此,打开或关闭接触拆分 (DMP) 时,接触反力和接触跟 踪 器等接触结果可能会不同。
05 难免好奇
不了解的,即使不重要也会好奇。
人的好奇心是源于求知的天性,还是源于对未知的恐惧。
无论如何,好奇总是好的,需要的只是正确的求知态度和求知方式。
好奇是进步的开始,但要量力而为。好奇多了,也是负担。
也许,无知者无畏,无畏者无知!