Mechanical中Analysis Setting详解
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！
