廣告
淺談隱式計算不收斂問題
2021-09-10 15:36:11· 來源：上汽安全與CAE技術
LS-DYNA是汽車CAE仿真領域繞不過去的一個軟件，廣泛應用于碰撞和強度分析。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新手工程師造成很大
LS-DYNA是汽車CAE仿真領域繞不過去的一個軟件，廣泛應用于碰撞和強度分析。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新手工程師造成很大的困擾。本文結合小編有限的經(jīng)驗，粗淺地討論下隱式計算不收斂的問題，希望能對大家提供一些有益的幫助。
眾所周知，相較于顯式計算，隱式計算存在不收斂的問題。這是因為隱式計算認為t+△t時刻系統(tǒng)的狀態(tài)不僅與t時刻狀態(tài)有關，且與t+△t時刻某些量有關，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。顯式計算認為t+△t時刻系統(tǒng)的狀態(tài)，完全可由t、t-△t時刻的狀態(tài)決定，因此不存在收斂性問題。
隱式非線性分析實質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。對于外力，求解器會基于的切線剛度，計算出一個位移，并得出基于的內力 ，是外力和內力的差值。對于一個處于平衡狀態(tài)的結構，其內外力是相等的，但在非線性分析中，不會為0。當大于設定的容差時，繼續(xù)進行下一次迭代，直至滿足容差要求。與此同時，兩次迭代的位移差也需滿足設定的容差。當與均滿足容差要求時，則認為收斂。
圖 1
在實際工作中，針對Dyna隱式計算不收斂問題，有以下幾個需要重點考慮的關鍵點：
1、使用*CONTROL_IMPLICIT_EIGEN
VALUE關鍵字，計算模型的約束模態(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、是否有懸空的焊點或只連接一側的焊點；
3、對于切割的模型，重點查看邊界處是否約束了焊點或剛體；
4、是否存在穿透或接觸設置中是否考慮了忽略初始穿透；
5、模型中單位是否一致；
6、設置* CONTROL_IMPLICIT_SOLU
TION>D3ITCTL=1,輸出每次迭代結果文件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、在結果不敏感的前提下，適當放寬收斂準則。
總結一下，隱式計算不收斂可從四個方面考慮，模型本身、約束、載荷、接觸，小編一般按照圖2所示流程邊做邊檢查，每一步完成后都可以單獨提交debug計算，這樣做的好處是能準確定位出現(xiàn)問題的步驟并及時改正，避免整個模型做完后提交debug報錯卻無從下手的情況，當然，熟練之后就可以直接做完整個模型提交計算了。通過不斷的實踐和持續(xù)的經(jīng)驗總結，結構性能工程師最終能夠解決隱式計算不收斂的問題。
圖 2
眾所周知，相較于顯式計算，隱式計算存在不收斂的問題。這是因為隱式計算認為t+△t時刻系統(tǒng)的狀態(tài)不僅與t時刻狀態(tài)有關，且與t+△t時刻某些量有關，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。顯式計算認為t+△t時刻系統(tǒng)的狀態(tài)，完全可由t、t-△t時刻的狀態(tài)決定，因此不存在收斂性問題。
隱式非線性分析實質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。對于外力，求解器會基于的切線剛度，計算出一個位移，并得出基于的內力 ，是外力和內力的差值。對于一個處于平衡狀態(tài)的結構，其內外力是相等的，但在非線性分析中，不會為0。當大于設定的容差時，繼續(xù)進行下一次迭代，直至滿足容差要求。與此同時，兩次迭代的位移差也需滿足設定的容差。當與均滿足容差要求時，則認為收斂。
圖 1
在實際工作中，針對Dyna隱式計算不收斂問題，有以下幾個需要重點考慮的關鍵點：
1、使用*CONTROL_IMPLICIT_EIGEN
VALUE關鍵字，計算模型的約束模態(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、是否有懸空的焊點或只連接一側的焊點；
3、對于切割的模型，重點查看邊界處是否約束了焊點或剛體；
4、是否存在穿透或接觸設置中是否考慮了忽略初始穿透；
5、模型中單位是否一致；
6、設置* CONTROL_IMPLICIT_SOLU
TION>D3ITCTL=1,輸出每次迭代結果文件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、在結果不敏感的前提下，適當放寬收斂準則。
總結一下，隱式計算不收斂可從四個方面考慮，模型本身、約束、載荷、接觸，小編一般按照圖2所示流程邊做邊檢查，每一步完成后都可以單獨提交debug計算，這樣做的好處是能準確定位出現(xiàn)問題的步驟并及時改正，避免整個模型做完后提交debug報錯卻無從下手的情況，當然，熟練之后就可以直接做完整個模型提交計算了。通過不斷的實踐和持續(xù)的經(jīng)驗總結，結構性能工程師最終能夠解決隱式計算不收斂的問題。
圖 2
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
國內首個“路空一體”國家質檢中心落戶廣東
2026-03-04 09:06
-
全國156個！IAE智行眾維入選！工信部2025年
2026-03-04 09:05
-
瓦力大作戰(zhàn)｜輕科普——誤碼儀（BERT）架構
2026-03-04 09:03
-
是德科技推出適用于AI數(shù)據(jù)中心的Scale-Up驗
2026-03-04 09:03
-
“汽車爬坡試驗方法”將有國家標準
2026-03-03 12:44
