大型撓曲分析中的收斂問題

由於許多原因,大型撓曲分析中可能會發生收斂問題。

發生此問題時,您將會在大型撓曲分析工作進度表格中看到以下訊息:

* 收斂失敗 *

* 發生分歧 *

當您看到這些警告時,請查看表格的左欄,此處顯示了分析期間使用的不同策略 (KSTRA)。這些策略的說明如「求解方法」部分所示。

如果表格中,KSTRA 最後一個值的範圍是 0-4,則表示解法令人滿意。如果是 5,則表示結構或翹曲分析程式已放棄平衡迭代,且結果可能不可靠。

您可以為負載撓曲圖形出圖 (於讀入結果時要求負載撓曲歷程) 以評估解的準確度。在策略 5 的幾個步長之後,圖形通常將變得無規律,表示解不準確。之所以會使用策略 5,是因為程式會在策略 5 的幾個步長之後發現某些非線性問題,並恢復為較低策略。

當使用"「負載控制」負載增量方式時,分析無法跨過限制點。"靠近該點時,分析會採取越來越小的步長,並將嘗試更高的非線性策略。到達限制點之後,分析可能會維持在其最高策略 (KSTRA=5)。

儘管在許多情況下,您都能夠增加"「控制最大步長大小的係數」以加速分析,但是負載路徑中有真正的限制點,您最好將步長限制於約" 5%,否則分析可能會超出限制負載。追蹤相關節點的歷程,以找出限制點是很容易的。在限制點處,負載撓曲圖的斜率將接近零。

如果發生此類情況 (在策略 5 中延長增量),並不一定都表示為限制點。這可能表示分析本身有問題。若要找出問題,請依照以下程序執行:

1. 執行小型撓曲分析 (如果您尚未執行該分析)。檢查回應是否合理。塑型錯誤 (或在翹曲分析的情況下發生不合理的收縮) 可能會導致非線性求解的失敗。

2. 檢查您的約束。在翹曲分析中,如果您過度約束了模型,致使收縮應變與約束衝突,即使線性結果合理,這也通常會導致大型撓曲分析求解失敗。

3. 查看某些相關節點的負載撓曲圖形。如果有真正的限制點,或只是存在非常非線性的區域,則圖形的斜率應逐漸降低,直到接近水平為止。另外,請查看發生收斂問題之前的數個步長的撓曲形狀 (這將需要您瞭解多個結果)。負載路徑中的高非線性區域 (即塑膠零件的挫曲) 通常會顯示成明顯多於負載少量變化的形狀變化。

4. 有時候,如果負載步長太大,負載撓曲斜率的逐步降低並不明顯 (特別是當超出限制點時)。若要瞭解更詳細的資料,請依照以下方式重新執行分析:

  1. 檢視分析記錄並查閱工作進度表。記下在策略 (KSTRA) 變為 5 之前步長的負載等級 (RFAC),將此值稱為 RFAC*。

  2. 現在重新執行結構或翹曲分析,但這次迫使分析在 RFAC* 區域中採取較小的步長。例如,如果問題發生於 RFAC* = 0.55 時,則像以下這樣輸入一系列步長做為負載係數增量:

    0.1 , 0.1 , 0.1 , 0.1 , 0.1 .

  3. 現在將「"每一步長增加的最大負載係數"」設定為約 0.005。當分析採用負載步長 (RFAC = 0.5 之後) 時,所有步長最大不會超過 0.005。然後,重複以上的步驟 3,應該會詳細顯示接近 RFAC* 的回應。

如果此研究顯示由於負載路徑中的高非線性區域的關係而使求解失敗,便明顯證明您的塑膠零件發生挫曲問題。事實上,這個問題的證明比從挫曲分析中取得的任何結果都要明顯。但是通常,為便於設計,您會使用挫曲分析,因為它的速度會快很多。