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2013-08-14 by:有限元分析培训中心 来源:仿真在线
Abaqus有限元分析实例——非线性斜板(二)
8.4.2 作业诊断
ABAQUS/CAE不仅可以让你监控分析作业的过程,而且还提供了一个可视化的诊断工具帮助你了解这个分析模型的收敛行为,以及在必要时对模型进行调试。ABAQUS/Standard在输出数据库中存储了分析作业的每一个分析步、增量步、尝试计算和迭代的信息。当你运行每一个作业时,将自动地存储诊断的信息。如果分析运算时间超出了预先估计的时间,或者过早地被中断,你可以观察由ABAQUS/CAE提供的作业诊断信息,以帮助查找问题的原因和修改模型的方法。
进入Visulization模块,并打开输出数据库NlSkewPlate.odb以检查收敛历史。从主菜单栏中,选择Tools-->Job Diagnostics打开Job Diagnostics(作业诊断)对话框。在Job History(作业历史)列表中,点击“+”号以扩展列表,它包括了在分析作业中的分析步、增量步、尝试计算和迭代列表。例如,在Increment-1下,选择Attempt-1,如图8-13所示。
在对话框右侧的Attempt Summary(尝试计算信息摘要)中包含了基本信息,如增量步大小和迭代尝试次数等。选择本次尝试计算的Iteraction-1查看关于第一次迭代的详细信息。在Summary(摘要)页中的信息表明在本次迭代并没有达到收敛,所以点击Residuals(残差)页以便查明原因。
如图8-14所示,Residuals页显示了在模型中的平均力和时间平均力的值。它也显示了最大作用力残差、最大位移增量和最大位移修正值,以及发生这些值的节点和自由度。在对话框的底部,通过选择Highlight selection in viewpoint(在视图窗高亮度显示),可以在视图窗的模型中高亮度显示发生这些节点和自由度的任何位置。诊断标准的选择是实时跟踪的,所以你可以在对话框左边的迭代列表中快速浏览,以查看在迭代过程中视图窗模型相对于判断准则位置的变化。如果你正在试图调试大型、复杂的模型,这可能是非常有用的。类似的显示可用于查看转动自由度(在Variables(变量)列表中,选择Rotation(转动))。
在这个例题中,在分析步定义中指定了初始时间增量为0.1s。关于增量步的平均力为30.29 N;由于这是第一个增量步,它与时间平均力的值相同。在这个模型中,最大残余力是-749.6 N,它明显地大于0.005×。出现在节点编号167的自由度1上。由于包含了壳单元,ABAQUS/Standard还必须检查在模型中力矩的平衡。力矩/转动场也未能满足平衡检查。
尽管不满足平衡检查就足以使ABAQUS/Standard尝试新一轮的迭代,但是你也应该检查位移修正值。在第一个分析步的第一个增量步的第一次迭代中,位移的最大增量和最大位移修正值均为-5.587×10-3 m;并且转动的最大增量和转动修正值都是-1.598×10-2 弧度。由于在第一个分析步的第一个增量步的第一次迭代中,增量值与修正值总是相等的,所以关于节点变量的最大修正值是小于1%最大增量值的检验将总是失败的。然而,如果ABAQUS/Standard判定结果是线性的(基于残差量值的判断, < 10−8),就会忽略该准则。
由于ABAQUS/Standard在首次迭代中未找到平衡解答,因此它尝试了第二次迭代。第二次迭代的残差信息如图8-15所示。
在第二次迭代中,在节点167的自由度1上已降至-0.173N。然而,由于0.005× 仍比 小,其中=2.49N,在此次迭代中平衡尚未得到满足。最大位移修正准则也未能满足,因为发生在节点5的自由度1上的位移修正值=-7.055×10-5大于1%的最大位移增量=-5.584×10-3。
在第二次迭代中,力矩残差值检查和最大转动修正值检查都是满足的;然而,ABAQUS/Standard必须进行另一次迭代,因为解答未能通过作用力残差值检查(或最大位移修正值准则)。图8-16显示了在第一个增量步中需要得到平衡解所做的又一次迭代的残差信息。
在第三次迭代后,=2.476 N和在节点86的自由度2上=-5.855×10-3 N。这些值满足<0.005×,因此作用力残差值检查得到了满足。将与最大位移增量进行比较,表明位移修正值是小于所要求的准则。因此,作用力和位移的解答达到收敛。对于力矩残差值和转动修正值的检查是继续满足的,自从第二次迭代它们就已经满足了。由于得到了一个对于所有变量(在本例中为位移和转动)都满足平衡的解答,第一个载荷增量步就完成了。尝试运算的摘要(图8-13)列出了此增量步所需要的迭代次数和增量步的大小。
ABAQUS/Standard继续这种施加载荷增量然后迭代求解的过程,直到完成整个分析(或者达到你所指定的最大增量步数目),在此分析中,还需要五个增量步。分析步摘要如图8-17所示。
除了上面讨论的残差信息外,如果存在与数值奇异、矩阵零主元和负特征值相关的任何警告信息,都将显示在Job Diagnostics对话框中(在Numerical Problems(数值问题)选项页)。总是要检查这些警告出现的原因。在信息文件(.msg)中,也可以找到在分析过程中产生的所有警告和错误的信息;这个文件可能包含在Job Diagnostics对话框中没有显示的附加警告信息(例如,那些与材料计算有关的信息)。如在第10章“材料”中指出,当调试问题时,由信息文件(.msg)提供的这些附加信息,将使得应用可视化诊断工具获得的残差信息更加清晰和集中。
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