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淺談隱式計(jì)算不收斂問題

2021-09-10 15:36:11·  來源：上汽安全與CAE技術(shù)  
　
LS-DYNA是汽車CAE仿真領(lǐng)域繞不過去的一個(gè)軟件，廣泛應(yīng)用于碰撞和強(qiáng)度分析。LS-DYNA包含顯式求解和隱式求解，其中隱式求解的收斂性問題往往對(duì)新手工程師造成很大
LS-DYNA是汽車CAE仿真領(lǐng)域繞不過去的一個(gè)軟件，廣泛應(yīng)用于碰撞和強(qiáng)度分析。LS-DYNA包含顯式求解和隱式求解，其中隱式求解的收斂性問題往往對(duì)新手工程師造成很大的困擾。本文結(jié)合小編有限的經(jīng)驗(yàn)，粗淺地討論下隱式計(jì)算不收斂的問題，希望能對(duì)大家提供一些有益的幫助。

眾所周知，相較于顯式計(jì)算，隱式計(jì)算存在不收斂的問題。這是因?yàn)殡[式計(jì)算認(rèn)為t+△t時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)不僅與t時(shí)刻狀態(tài)有關(guān)，且與t+△t時(shí)刻某些量有關(guān)，需要聯(lián)立方程組，通過迭代的方式求解，求解的過程可能不收斂或出現(xiàn)病態(tài)而無確定解。顯式計(jì)算認(rèn)為t+△t時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)，完全可由t、t-△t時(shí)刻的狀態(tài)決定，因此不存在收斂性問題。

隱式非線性分析實(shí)質(zhì)是通過若干線性分析去不斷逼近的過程。其收斂過程如圖1。對(duì)于外力，求解器會(huì)基于的切線剛度，計(jì)算出一個(gè)位移，并得出基于的內(nèi)力 ，是外力和內(nèi)力的差值。對(duì)于一個(gè)處于平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外力是相等的，但在非線性分析中，不會(huì)為0。當(dāng)大于設(shè)定的容差時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行下一次迭代，直至滿足容差要求。與此同時(shí)，兩次迭代的位移差也需滿足設(shè)定的容差。當(dāng)與均滿足容差要求時(shí)，則認(rèn)為收斂。

淺談隱式計(jì)算不收斂問題
圖 1

‍‍在實(shí)際工作中，針對(duì)Dyna隱式計(jì)算不收斂問題，有以下幾個(gè)需要重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵點(diǎn)：

1、使用*CONTROL_IMPLICIT_EIGEN
VALUE關(guān)鍵字，計(jì)算模型的約束模態(tài)。查看是否存在剛體模態(tài)或不正常的模態(tài)振型。如果存在剛體模態(tài)就檢查約束和連接的完整性，若存在不正常的模態(tài)振型，則要考察具體零件連接的完整性；
2、是否有懸空的焊點(diǎn)或只連接一側(cè)的焊點(diǎn)；

3、對(duì)于切割的模型，重點(diǎn)查看邊界處是否約束了焊點(diǎn)或剛體；

4、是否存在穿透或接觸設(shè)置中是否考慮了忽略初始穿透；

5、模型中單位是否一致；

6、設(shè)置* CONTROL_IMPLICIT_SOLU

TION>D3ITCTL=1,輸出每次迭代結(jié)果文件D3ITER，考察每次迭代模型的變形；

7、改變約束形式，通過限制剛片或RIGID位移替代SPC約束；

8、在結(jié)果不敏感的前提下，適當(dāng)放寬收斂準(zhǔn)則。

總結(jié)一下，隱式計(jì)算不收斂可從四個(gè)方面考慮，模型本身、約束、載荷、接觸，小編一般按照?qǐng)D2所示流程邊做邊檢查，每一步完成后都可以單獨(dú)提交debug計(jì)算，這樣做的好處是能準(zhǔn)確定位出現(xiàn)問題的步驟并及時(shí)改正，避免整個(gè)模型做完后提交debug報(bào)錯(cuò)卻無從下手的情況，當(dāng)然，熟練之后就可以直接做完整個(gè)模型提交計(jì)算了。通過不斷的實(shí)踐和持續(xù)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)構(gòu)性能工程師最終能夠解決隱式計(jì)算不收斂的問題。

淺談隱式計(jì)算不收斂問題1
圖 2

 
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