Abaqus有限元分析實(shí)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(shí)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(gè)可視化的診斷工具幫助你了解這個(gè)分析模型的收斂行為,以及在必要時(shí)對模型進(jìn)行調(diào)試。ABAQUS/Standard在輸出數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)了分析作業(yè)的每一個(gè)分析步、增量步、嘗試計(jì)算和迭代的信息。當(dāng)你運(yùn)行每一個(gè)作業(yè)時(shí),將自動(dòng)地存儲(chǔ)診斷的信息。如果分析運(yùn)算時(shí)間超出了預(yù)先估計(jì)的時(shí)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(jìn)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(diǎn)擊“+”號(hào)以擴(kuò)展列表,它包括了在分析作業(yè)中的分析步、增量步、嘗試計(jì)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(jì)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(jì)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(dá)到收斂,所以點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)和自由度的任何位置。診斷標(biāo)準(zhǔn)的選擇是實(shí)時(shí)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(dòng)自由度(在Variables(變量)列表中,選擇Rotation(轉(zhuǎn)動(dòng)))。

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在這個(gè)例題中,在分析步定義中指定了初始時(shí)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(gè)增量步,它與時(shí)間平均力的值相同。在這個(gè)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(diǎn)編號(hào)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(dòng)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(gè)分析步的第一個(gè)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(dòng)的最大增量和轉(zhuǎn)動(dòng)修正值都是-1.598×10^-2弧度。由于在第一個(gè)分析步的第一個(gè)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(diǎn)變量的最大修正值是小于1%最大增量值的檢驗(yàn)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(huì)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(diǎn)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?yàn)榘l(fā)生在節(jié)點(diǎn)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(dòng)修正值檢查都是滿足的;然而,ABAQUS/Standard必須進(jìn)行另一次迭代,因?yàn)榻獯鹞茨芡ㄟ^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(gè)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(diǎn)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(jìn)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(dá)到收斂。對于力矩殘差值和轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)對于所有變量(在本例中為位移和轉(zhuǎn)動(dòng))都滿足平衡的解答,第一個(gè)載荷增量步就完成了。嘗試運(yùn)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(gè)分析(或者達(dá)到你所指定的最大增量步數(shù)目),在此分析中,還需要五個(gè)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(xiàng)頁)?？偸且獧z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(cuò)誤的信息;這個(gè)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(jì)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(shí),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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