ANSYS中如何解决求解过程中节点位移过大超过限值而不能收敛的问题？_shining

http://blog.sina.com.cn/u/2673602295

首页博文目录关于我

个人资料

微博

加好友发纸条

写留言加关注

博客等级：
博客积分：

博客访问：
关注人气：
获赠金笔：0支
赠出金笔：0支
荣誉徽章：

正文字体大小：大中小

ANSYS中如何解决求解过程中节点位移过大超过限值而不能收敛的问题？

(2015-11-11 11:05:44)

标签：

ansys

分类：软件（ANSYS、ADINA、SAP2000

ANSYS中如何解决求解过程中节点位移过大超过限值而不能收敛的问题？

一、警告或错误信息

*** ERROR *** CP = 1828.859 TIME= 10:16:11

The value of UZ at node 13886 is 15574870.8. It is greater than the

current limit of 1000000 (which can be reset on the NCNV command).

This generally indicates rigid body motion as a result of an

unconstrained model. Verify that your model is properly constrained.

*** ERROR *** CP = 1829.250 TIME= 10:16:41

*** MESSAGE CONTINUATION ---- DIAGNOSTIC INFORMATION ***

If one or more parts of the model are held together only by contact

verify that the contact surfaces are closed. You can check contact

status in the SOLUTION module for the converged solutions using

CNCHECK.

*** ERROR *** CP = 1829.312 TIME= 10:16:53

*** MESSAGE CONTINUATION ---- DIAGNOSTIC INFORMATION ***

Rigid body motion can also occur when net section yielding has

occurred resulting in large displacements for small increments of load

or when buckling has occurred. You can plot the time history curve

for node 13886 in the UZ direction to check for stiffness (slope of

the curve) approaching zero.

二、产生的原因

1、约束条件不足。需要检查自己的模型约束是否正确。
2、模型中有非线性单元：如间隙元、滑动元、铰链元、缆束员等。结构的一部分可能已经塌陷或分散了
3、连接点无约束，单元排列可能会引起奇异性。例如：两个水平梁单元在连接点的垂直方向存在无约束自由度，在线性分析中，将会忽略加在该连接点的垂直载荷。另外，考虑一个与梁单元或管单元垂直相连的无板面内的旋转刚度的壳单元，在连接点处不存在板面内的旋转刚度。在线性分析中，将会忽略加在该点处的板面内力矩。
4、屈曲。当应力刚化效果为负（压缩）时，结构受载后变弱。若结构变弱到刚度减小到零或为负值，就会出现奇异解，且结构已经屈曲。会打印出“主元值为负”的消息。
5、零刚度矩阵（在行或列上）。如果刚度的确为零，线性或非线性分析都会忽略所加的载荷。

http://wenku.baidu.com/link?url=1maiF1Ee9yR7NBBsFN9ZqAXEmSc_Ok3Oct30wbeEuNYMsGJQfljI9tx9T0KOJKZ0p3ODFDz_DLykBXoGH8bCHG_Y8mLb7Yufszl1V4HPSEK

三、解决方法

1、零刚度矩阵问题

1）位移加载法在获取结构跨越极值点之后的下降段负刚度方面有独特优势,更利于正确获取结构的受力全过程性能曲线。

2）弧长法

3）REZONING

注：

There are 1 small equation solver pivot terms,刚度矩阵主元太小，可能是单元畸形，或者材料参数有问题，第一个问题：说明结构刚度矩阵出现小主元。如果矩阵D 的所有主元都是正的，这时结构的切线刚度矩阵正定，结构处于稳定状态；如果矩阵D 的主元有小于0 的，则切线刚度矩阵非正定，结构处于不稳定状态。
如果出现的小主元不多，说明可能是达到某个临界点，以后还可以继续求下去；如果出现的小主元很多，而且越来越多，说明这个结构即将破坏，比如出现大面积的塑性区，形成多个塑性铰等。
当|D |=0时，矩阵D 为奇异矩阵，非线性方程会产生奇异解，奇异解出现于可能产生不定解或非唯一解的分析中，求解方程的主元为负或零会产生这样的奇异解。有些情况下，尽管遇到主元为负或零，仍需继续进行分析（特别是一些非线性分析中）。（since a negative or zero pivot value can occur for a valid analysis.）

2、对ANSYS零或负值小主元警告的处理方法

1）PIVCHECK, KEY, PRNTCNTRL

Controls the behavior of an analysis when a negative or zero equation solver pivot value is encountered.

2）Main Menu>Preprocessor>Loads>Analysis Type>Analysis Options

3）This command is valid for all analyses. In a nonlinear analysis, a negative pivot may be valid（负主元可能有效）. In some cases, rigid body motions in a nonlinear analysis will be trapped by error routines checking infinitely large displacements (DOF limit exceeded) or nonconvergence status. An under-constrained model may avoid the pivot check, but fail with a DOF limit exceeded error.

在一些非线性分析中，负主元可能有效。在某些情况下，非线性分析中的刚体运动将会受困于无限大位移的检查流程或非收敛状态。一个不约束模型可以避免小主元检查，但其计算会因自由度过大超过限值而失败。

四、约束条件不足的具体算例

1、模型概况

3D规则45jiangjiangpile012015110５-7.txt:

3D 1/2对称竖直水泥土加劲抗拔桩，带三块分散板的钢绞线埋于水泥土桩体内，钢绞线分自由段和锚固段。建立了钢绞线杆轴，没有建立分散板，假定其刚度无穷大，其作用是通过与相邻的杆轴节点耦合实现的。考虑初始地应力，同时作用了竖向重力和上拔位移。

2、模型存在的问题

在重力荷载作用下生成初始地应力文件时能收敛，但在重力荷载和初始地应力共同作用计算时，由于节点位移超过限值，导致计算无法收敛。ANSYS的警告信息如下：

3、解决方法

经过分析，发现上述模型在土与土之间的重合节点耦合不足造成的。桩体同一位置的土体与其相邻的外围土体在重合节点处生成耦合，模拟土体为整体，但由于判断节点是否重合的标准过于严格，造成部分节点视为不重合而无法建立耦合（如下图所示），这些点在竖向形成了约束不足的薄弱带，造成模型在自平衡时无法收敛。

解决方法是，放松重合节点的判断标准，使所有的边界节点耦合上，计算即可收敛。

五、零刚度矩阵或非线性材料局部屈服的具体算例

1、模型概况

3D规则45jiangjiangpile012015110５-1（好）.txt:

模型概况同上，不同点是，本模型不考虑初始地应力。

2、模型存在的问题

模型在0.05，力的2范数容差下，在T=0.24之前计算都能收敛，之后计算虽然也可以收敛，但收敛的时间增量非常小，约为1E-4，一直徘徊在该值附近。

3、解决方法

模型在某时刻一直计算而不能收敛，有一种可能是，模型已达其极限承载力值，抗拔桩作为刚体在竖向被拔出，绘制其桩顶荷载-位移曲线，此时的切线刚度应该为0。土体作为非线性材料，在桩土接触处，由于剪应力达到其抗剪强度而屈服，如下图所示。

该情况下的警告信息是正常的，一般情况下不需处理。当把钢绞线的弹性模量由2E5MPa改为0.511E5MPa时，计算能在T=2.0处顺利收敛，说明钢绞线的弹性模量对计算结果的影响还是很大的。

阅读┊ 收藏 ┊ 喜欢 ▼ ┊打印┊举报/Report

前一篇：[转载]ANSYS 非线性分析命令解析

后一篇：ANSYS中某模型生成的初始地应力文件为何是空的？

新浪BLOG意见反馈留言板　欢迎批评指正