非线性分析中的牛顿-拉普森选项详解及其使用方法

    非线性控制属性组属于高级控制，需要修改的场景不多，其中的牛顿-拉普森选项需要修改的概率更低。所以笔者很少看到对此有详细介绍的文章。

    本文对牛顿-拉普森选项展开较为详细的介绍，主要参考文献是官方帮助文档。虽然修改该属性的概率很低，但掌握罕见属性是成为高手的必经之路，也是很多好奇人士的兴趣所在。

    对于非线性静力学分析和完全法瞬态分析，牛顿-拉普森选项可用，该属性影响刚度矩阵在求解过程中的更新频率。包含如下选项：

    1）程序控制(默认选项)；

    2）完全法；

    3）改进法；

    4）非对称法；

    程序控制选项允许程序根据模型中的非线性特点选择牛顿-拉普森选项。有关其他选项的更多信息，请参阅《Mechanical APDL Structural Analysis Guide》中的牛顿-拉普森选项部分。如果遇到收敛困难，切换到非对称求解器可能有助于收敛。

    说明：瞬态分析分为完全法瞬态分析和模态叠加法瞬态分析，这里的完全法和选项中的完全法不是一个概念，模态叠加法瞬态分析只支持线性分析。

    完全法：刚度矩阵在每一个平衡迭代步后更新；

    改进法：切向刚度矩阵在每一个子步后更新，在平衡迭代步后不更新。此选项不适用于大变形分析。自适应下降不可用。

    刚度矩阵在每一个平衡迭代步后更新；此外，它还生成并使用非对称矩阵，可将其用于以下任何场景：

    应该首先选择完全法，如果遇到收敛困难，尝试使用非对称法。(与对称求解器相比，使用非对称求解器需要更多的计算时间)

    牛顿-拉普森选项属于高级属性，已经深入到算法相关的内容。对于普通用户，确实难以把握。说实话，本文的介绍也属于表面认知。

    笔者建议，用户可以先使用默认，即Program Controlled。求解不收敛或者求解收敛出现困难后，可以改为Unsymmetric。

    在ANSYS Workbench中，高级属性有很多。这里的高级属性是指：第一很少需要修改；第二和算法相关。

    对于软件的开发工程师，对算法当然熟知。但对于软件的应用工程师，擅长的是行业知识和力学知识，过度了解算法是一件难事。

    所以笔者从一般用户出发，认为：对于那些很少需要修改并且和算法相关的属性，在不了解的情况下，可以使用默认选项。并且了解各选项的适用场景和特点即可，不一定要迫切了解到算法层面。

    当然，懂得越多，当然做的越好。这是理想。事实的需求是：如何在懂得最少的情况下，做好工作。

来源：华仿CAE