midas GTS NX模型不收敛时候的常规检查步骤
公 众号推文主打的就是一个东一榔头西一棒的随性~今天来说说模型不收敛时候怎么检查~NO.1 软件中的不收敛(或者收敛性差),具体指什么?不收敛有三种不同程度的表现。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1699894831885_hvip7n.jpg?imageView2/0)
出现这种情况,意味着收敛性较差,程序并不主动终止计算,但是并不一定算不出结果,经过多次迭代,有可能是最终能收敛的,只是计算需要花费较长时间,当然,最终也可能嗝儿屁。
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出现这种情况,一般也不代表一定算不出结果,但程序并不主动终止计算。其不收敛程度相较于①来说,收敛性更差。这种模型的结局扑朔迷离,能不能算出结果,主要看缘分。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1699894832245_k93x2q.jpg?imageView2/0)
出现2103报错的时候,程序主动终止计算,求解器退出。意思是,完全扑街,必须修改模型,才能继续进行。一般出现这三种情况,模型可以直接定性为出现了收敛性问题,出现其它报错,最终也可能走向这三种情况,因为一个模型最坏的结局就是收敛性差,算不出结果了。一个模型包含的元素有5个:①几何、②网格(单元)、③材料/属性、④分析条件(边界、荷载)、⑤分析工况,其中模型中的几何,大多情况在计算时都已经没什么用了,所以要检查一个模型,往往检②~⑤就可以了。(当然,也有一些项目,会在几何体上设置分析条件,比如坝体渗流分析的时候,水头常常以几何面做为设置对象,此时的计算还是跟几何相关的。)
列举一些常见的模型问题,并针对性的给出常见的检查内容:
- 实体单元的检查,可以检查模型内部自由面。实体单元与1D单元的耦合可以通过检查连接位置的是否共用节点来判断,这个往往是一个问题模型最常见的不收敛原因。
- 材料参数设置不合理——因为很多计算中,本构中需要的参数并不都能在勘察报告中体现,参数取值需要一定的经验和技巧;
- 材料参数设置错误——比如由于忽略了单位,设置土体的重度为1.8e+010kN/m^3(我就干过这种事,猜猜是为啥
),这种问题往往是参数的绝对错误,这种会体现为收敛性问题。(其他的参数错误有可能会直接造成ERROR[2115],没错,这个问题以及这篇推文的信息量非常大
) - 网格划分时,没有给网格赋予正确的属性。——因为现在很多教程都是批量划分网格的,本该一层土对应一个属性,一个萝卜一个坑,但是一个萝卜修炼了忍术,所以同时蹲在了多个坑里。造成模型整体被赋予了较弱的地层参数产生了不收敛问题。
分析条件(边界/荷载):
分析工况:ummm……这环pass,下一个。
NO.3 落实到具体模型上,怎么对应检查?
首先,检查模型的收敛性,一定要跟分析类型结合。有些分析类型,天生自带不收敛的BUFF。
比如,边坡稳定性SRM分析的时候,一个模型毕生的追求就是不收敛,因为不收敛了才会输出结果。所以如果出现NO.1-①的情况可以小乐一下,如果一直输出的都是CONVERGED,你可能会得到一个Fos=6的结果。
大部分最常用的施工阶段分析,属于应力分析。应力分析的追求是CONVERGED。如果是做施工阶段分析,还出现了被定性为不收敛的情况,具体的模型检查,还要看不收敛具体出现在哪个阶段。
初始阶段的不收敛:
- 检查网格是否耦合——主要是实体单元,可以通过检查自由面来判定。因为初始阶段往往是为了得到地应力场,一般只有实体单元。如果你初始阶段还设置了结构单元,ummm,你当我没说过。。
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- 检查边界条件是否激活——设置了边界,不代表了参与了分析,需要在工况中激活才可。
- 检查参数设置是不是正确——因为初始阶段大多设置的分析数据都是土层一马平川,即使参数错误(甚至网格不耦合),也能计算收敛。但是到第二阶段有实质性的应力场改变,就会立刻反应出不收敛。比如我设置过的1.8e+010kN/m^3的材料重度
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- 检查网格是否耦合——首先确认3D单元是耦合的。然后检查当前步骤新增的数据,与前一阶段已经存在的数据之间的耦合性。因为该步骤大多情况都为既有结构存在的应力场还原(所以一般也会设置位移清零),所以会有结构单元出现,结构单元与实体单元的不耦合,也是不收敛的重要原因。
- 设置输出当前步骤的结果,看是否是因为变形过大产生的不收敛——比如涉地铁车站的分析,当前步骤会一次性钝化车站及附属结构的土体,激活结构,这种情况的不收敛实属正常,但可以输出结果确认不是结构产生了过大变形造成的不收敛。
几乎所有的不收敛问题——排除参数、网格的错误问题后,归根结底的原因都是因为变形过大。变形大的原因,要么是土层太弱,要么是结构太弱,要么是你以为结构不弱,实际上结构根本就没起作用,就是结构跟土体不耦合了。
- 模型过于简化——结构强度不够,实际的设计大多都比较保守,但是建模时对模型简化过度,“不考虑”的部分太多,造成结果偏大,以致计算不收敛。
- 网格属性不对——土层太弱,比如批量划分后未改网格,整个地层都是素填土。
- 模型错误,1D单元和实体单元不耦合,支护、支撑等结构未发挥作用,或结构本身就处于悬浮状态了,这种往往还会伴随WARNING[4005],然后发展成WARNING[4024],然后就直奔ERROR[2103](此处也提示各位,如果你的模型也是这种节奏,不要犹豫,直接检查1D单元与实体单元是否耦合就对了)
- 一次钝化体量过大——比如地铁基坑25米深,一次钝化了15米,出现不收敛情况,这时可以通过设置多个荷载步骤,使每个荷载步下的变形减小来提高收敛性。
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最后,如果你能确认你的模型①几何、②网格(单元)、③材料/属性、④分析条件(边界、荷载)、⑤分析工况统统都没问题,模型单纯是因为任性所以收敛性差,那你就用魔法打败魔法吧——适当放宽收敛法则来提升计算速度吧~~
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