Abaqus有限元分析實例——非線性斜板(二)

2013-08-14 by:有限元分析培訓(xùn)中心來源:仿真在線

Abaqus有限元分析實例——非線性斜板(二)

8.4.2 作業(yè)診斷

ABAQUS/CAE不僅可以讓你監(jiān)控分析作業(yè)的過程,而且還提供了一個可視化的診斷工具幫助你了解這個分析模型的收斂行為,以及在必要時對模型進行調(diào)試。ABAQUS/Standard在輸出數(shù)據(jù)庫中存儲了分析作業(yè)的每一個分析步、增量步、嘗試計算和迭代的信息。當(dāng)你運行每一個作業(yè)時,將自動地存儲診斷的信息。如果分析運算時間超出了預(yù)先估計的時間,或者過早地被中斷,你可以觀察由ABAQUS/CAE提供的作業(yè)診斷信息,以幫助查找問題的原因和修改模型的方法。

進入Visulization模塊,并打開輸出數(shù)據(jù)庫NlSkewPlate.odb以檢查收斂歷史。從主菜單欄中,選擇Tools-->Job Diagnostics打開Job Diagnostics(作業(yè)診斷)對話框。在Job History(作業(yè)歷史)列表中,點擊“+”號以擴展列表,它包括了在分析作業(yè)中的分析步、增量步、嘗試計算和迭代列表。例如,在Increment-1下,選擇Attempt-1,如圖8-13所示。

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在對話框右側(cè)的Attempt Summary(嘗試計算信息摘要)中包含了基本信息,如增量步大小和迭代嘗試次數(shù)等。選擇本次嘗試計算的Iteraction-1查看關(guān)于第一次迭代的詳細(xì)信息。在Summary(摘要)頁中的信息表明在本次迭代并沒有達到收斂,所以點擊Residuals(殘差)頁以便查明原因。

如圖8-14所示,Residuals頁顯示了在模型中的平均力和時間平均力的值。它也顯示了最大作用力殘差、最大位移增量和最大位移修正值,以及發(fā)生這些值的節(jié)點和自由度。在對話框的底部,通過選擇Highlight selection in viewpoint(在視圖窗高亮度顯示),可以在視圖窗的模型中高亮度顯示發(fā)生這些節(jié)點和自由度的任何位置。診斷標(biāo)準(zhǔn)的選擇是實時跟蹤的,所以你可以在對話框左邊的迭代列表中快速瀏覽,以查看在迭代過程中視圖窗模型相對于判斷準(zhǔn)則位置的變化。如果你正在試圖調(diào)試大型、復(fù)雜的模型,這可能是非常有用的。類似的顯示可用于查看轉(zhuǎn)動自由度(在Variables(變量)列表中,選擇Rotation(轉(zhuǎn)動))。

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在這個例題中,在分析步定義中指定了初始時間增量為0.1s。關(guān)于增量步的平均力為30.29 N;由于這是第一個增量步,它與時間平均力的值相同。在這個模型中,最大殘余力是-749.6 N,它明顯地大于0.005×。出現(xiàn)在節(jié)點編號167的自由度1上。由于包含了殼單元,ABAQUS/Standard還必須檢查在模型中力矩的平衡。力矩/轉(zhuǎn)動場也未能滿足平衡檢查。

盡管不滿足平衡檢查就足以使ABAQUS/Standard嘗試新一輪的迭代,但是你也應(yīng)該檢查位移修正值。在第一個分析步的第一個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為-5.587×10^-3m;并且轉(zhuǎn)動的最大增量和轉(zhuǎn)動修正值都是-1.598×10^-2弧度。由于在第一個分析步的第一個增量步的第一次迭代中,增量值與修正值總是相等的,所以關(guān)于節(jié)點變量的最大修正值是小于1%最大增量值的檢驗將總是失敗的。然而,如果ABAQUS/Standard判定結(jié)果是線性的(基于殘差量值的判斷, < 10⁻⁸),就會忽略該準(zhǔn)則。

由于ABAQUS/Standard在首次迭代中未找到平衡解答,因此它嘗試了第二次迭代。第二次迭代的殘差信息如圖8-15所示。

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在第二次迭代中,在節(jié)點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滿足。最大位移修正準(zhǔn)則也未能滿足,因為發(fā)生在節(jié)點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,力矩殘差值檢查和最大轉(zhuǎn)動修正值檢查都是滿足的;然而,ABAQUS/Standard必須進行另一次迭代,因為解答未能通過作用力殘差值檢查(或最大位移修正值準(zhǔn)則)。圖8-16顯示了在第一個增量步中需要得到平衡解所做的又一次迭代的殘差信息。

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在第三次迭代后,=2.476 N和在節(jié)點86的自由度2上=-5.855×10^-3N。這些值滿足<0.005×,因此作用力殘差值檢查得到了滿足。將與最大位移增量進行比較,表明位移修正值是小于所要求的準(zhǔn)則。因此,作用力和位移的解答達到收斂。對于力矩殘差值和轉(zhuǎn)動修正值的檢查是繼續(xù)滿足的,自從第二次迭代它們就已經(jīng)滿足了。由于得到了一個對于所有變量(在本例中為位移和轉(zhuǎn)動)都滿足平衡的解答,第一個載荷增量步就完成了。嘗試運算的摘要(圖8-13)列出了此增量步所需要的迭代次數(shù)和增量步的大小。

ABAQUS/Standard繼續(xù)這種施加載荷增量然后迭代求解的過程,直到完成整個分析(或者達到你所指定的最大增量步數(shù)目),在此分析中,還需要五個增量步。分析步摘要如圖8-17所示。

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除了上面討論的殘差信息外,如果存在與數(shù)值奇異、矩陣零主元和負(fù)特征值相關(guān)的任何警告信息,都將顯示在Job Diagnostics對話框中(在Numerical Problems(數(shù)值問題)選項頁)。總是要檢查這些警告出現(xiàn)的原因。在信息文件(.msg)中,也可以找到在分析過程中產(chǎn)生的所有警告和錯誤的信息;這個文件可能包含在Job Diagnostics對話框中沒有顯示的附加警告信息(例如,那些與材料計算有關(guān)的信息)。如在第10章“材料”中指出,當(dāng)調(diào)試問題時,由信息文件(.msg)提供的這些附加信息,將使得應(yīng)用可視化診斷工具獲得的殘差信息更加清晰和集中。

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