Aktivieren des Befehls: Setup
Modell einrichten Parameter Weitere Einstellungen Registerkarten Gleichgewicht und Zeitschritt
Sofern nicht anders angegeben, gelten die Informationen auf dieser Seite für folgende Analysearten:
Mechanische Ereignissimulation (MES)
Statische Spannung mit nichtlinearen Materialmodellen
MES Riks Analyse
Konvergenzkriterien
Bei jedem Zeitschritt einer Analyse führt der Prozessor Wiederholungen zum Konvergieren auf einer Lösung durch. Nachdem die Anzahl der Wiederholungen, die im Feld Maximale Anzahl der Iterationen auf der Registerkarte Gleichgewicht festgelegt wurde, erreicht ist, wird der Zeitschritt halbiert, und der iterative Prozess wird erneut gestartet. Wenn das Kontrollkästchen Automatisch aktiviert ist, legt der Prozessor die Anzahl der Wiederholungen auf der Grundlage der anderen Einstellungen im Modell fest. (15 Wiederholungen, wenn das Modell keinen Kontakt aufweist; 30 Wiederholungen, wenn Kontakt besteht.)
Die Konvergenz der Lösung kann auf zwei Ergebnissen basieren – Verschiebung und Energie. Energie ist ein Produkt der Verschiebung und Krafttoleranzen. Die Auswahl erfolgt im Dropdown-Feld Konvergenzkriterien. Die Konvergenz wird mit den Werten verglichen, die in den Feldern Verschiebungstoleranz und Krafttoleranz angegeben sind. Siehe Abbildung 1. Die Verschiebungstoleranz kann entweder vom Benutzer eingegebenen werden oder vom Prozessor basierend auf anderen Einstellungen im Modell festgelegt werden, wenn das Kontrollkästchen Automatisch aktiviert ist. (0.005 mit Kontakt und 0.0001 ohne Kontakt.)
Abbildung 1: Konvergenztoleranz
Die blaue Kurve zeigt die theoretische Steifigkeit (Last/Verschiebung) eines Modells. Die Verschiebung δ für eine Eingangskraft F ist angemessen. Bei einer nichtlinearen Analyse wird mit einer Anzahl von Wiederholungen die Steifigkeit entlang der Kurve (k1, k2, k3,) berechnet. Die Lösung gilt als konvergiert, wenn die Verschiebung in der letzten Iteration (Δd) im Vergleich zur gesamten Verschiebung D kleiner ist als die Konvergenztoleranz (Δd/D < Toleranz).
Bei Analysen mit großen dynamischen Effekten ist eine kleinere Toleranz erforderlich. (Sehr dynamische Analysen können auch Zeitschritte erfordern, die klein genug sind, um die Wellenausbreitung über ein Element proportional zur Quadratwurzel der Steifigkeit/Masse zu erfassen.) Bei Analysen mit einfacher Last kann eine größere Toleranz verwendet werden, wenn eine Genauigkeit von 10 % bis 20 % ausreichend ist. Siehe Abbildung 2. Wie bei allen FEM-Analysen können mehrere Durchläufe mit unterschiedlichen Toleranzen erforderlich sein, um die Auswirkungen der Toleranzgröße zu bestimmen.
Abbildung 2: Auswirkungen der Toleranzgröße auf die Lösung
Wenn die Konvergenz auf der Verschiebung basiert, gibt es drei Möglichkeiten, die für die Konvergenz verwendet werden können. Diese werden im Dropdown-Feld Konvergenz basierend auf ausgewählt. Wenn die Option Gesamte Verschiebung ausgewählt ist, werden die Ergebnisse vom Beginn der Analyse für die Konvergenz verwendet. Wenn bei der Analyse umfangreiche Bewegungen auftreten, führt diese Methode zu einem relativ ungenauen Toleranzkriterium. Die Verschiebungstoleranz sollte niedrig eingestellt sein (1e-6 bis 1e-15), wenn diese Konvergenzmethode verwendet wird. Wenn die Option Verschiebung vom letzten Zeitschritt ausgewählt ist, werden die Ergebnisse des letzten Zeitschritts für die Konvergenz verwendet. Diese Methode ist bei Analysen mit relativ kleinen Zeitschritten äußerst genau. Bei dieser Methode handelt es sich um die Standardmethode, die für Analysen mit umfangreichen Bewegungen nützlich ist. Die Verschiebungstoleranz kann für diese Methode auf etwa 1e-3 bis 1e-5 festgelegt werden. Wenn die Option Verschiebung von der ersten Wiederholung ausgewählt ist, werden die Ergebnisse von der ersten Iteration des aktuellen Zeitschritts für die Konvergenz verwendet. Bei dieser Methode handelt es sich um eine vorsichtigere Methode als die Methode Verschiebung vom letzten Zeitschritt, jedoch sind mindestens zwei Wiederholungen in jedem Schritt erforderlich, wodurch die Laufzeit der Analyse erhöht wird.
Konvergenztoleranzentspannung
Wenn der Zeitschritt durch die Analyse erheblich reduziert wird (Verlängerung der Spalte L in der Protokolldatei), treten Probleme beim Konvergieren auf. Wenn die Konvergenzprobleme vorübergehend auftreten, ist es unter Umständen zulässig, eine größere Konvergenztoleranz zu verwenden, damit das Konvergieren des Modells möglich ist und mit dem nächsten Zeitschritt fortgefahren werden kann.(Ansonsten wird der Zeitschritt möglicherweise weiterhin durch die Analyse verringert, und unter Umständen wird der Punkt erreicht, an dem das Konvergieren komplett fehlschlägt.) Dieses Verhalten kann mithilfe des Steuerelements Konvergenztoleranzentspannung aktivieren auf der Registerkarte Zeitschritt erzielt werden.
Wenn Konvergenztoleranzentspannung aktivieren aktiviert ist, wird die Konvergenztoleranz (die Verschiebungstoleranz oder Krafttoleranz, die auf der Registerkarte Gleichgewicht eingegeben wurde) jedes Mal mit der Eingabe für Entspannungsfaktor multipliziert, wenn die automatische Zeitschrittebene (Spalte L in der Protokolldatei) um den im Feld AutoTM Ebene eingegebenen Multiplikator verringert wird. Beispielsweise kann mit dieser Eingabe
| Verschiebungstoleranz | = 1E-4 |
| AutoTM Ebene | = 6 |
| Entspannungsfaktor | = 5 |
die folgende Konvergenztoleranz während der Analyse verwendet werden, wenn die Ebene des Zeitschritts den angegebenen Wert erreicht hat:
| AutoTM Ebene (L) | Konvergenztoleranz |
|---|---|
| 1 bis 6 | 1E-4 |
| 7 bis 12 | (1E-4)*5 = 5E-4 |
| 13 bis 18 | (5E-4)*5 = 2.5E-3 |
| 19 | (2.5E-3)*5 = 1.25E-2 |
| 20 | Autotm-Grenze erreicht. Die Analyse wird beendet. |
Informationen zur Protokolldatei und der Konvergenz während der Ausführung der Analyse finden Sie auf der Seite Durchführen von nichtlinearen Analysen.
- Die Erhöhung der Konvergenztoleranz kann sich unter Umständen auf die Genauigkeit der Ergebnisse auswirken. Wenn sie nicht korrekt verwendet wird, können die Ergebnisse möglicherweise ungenau oder falsch sein. Die Option Konvergenztoleranzentspannung aktivieren wird für verlaufs- oder pfadabhängige Analysen nicht empfohlen.
- Beispielsweise verringert eine Wirkungsanalyse mit Fläche-Fläche-Kontakt häufig den Zeitschritt, um den Moment zu ermitteln, wenn der Übergang des Bauteils von keinem Kontakt zu vollständigem Kontakt stattfindet. Die Verringerung ist nicht unbedingt auf ein Konvergenzproblem zurückzuführen. Die Konvergenztoleranz genau dann abzuschwächen, wenn die maximale Spannung voraussichtlich auftritt, kann sich möglicherweise nachteilig auf die Ergebnisse auswirken.
Steifheitsberechnung
Die Steifigkeitsmatrix kann während der Analyse umgestaltet werden. Sie können mithilfe der folgenden Eingaben auf der Registerkarte Gleichgewicht steuern, wie oft dies erfolgt:
- Zahl der zulässigen Steifheitsumgestaltungen pro Zeitschritt: Diese Eingabe wird nur verwendet, wenn die Lösungsmethode Kombiniert Newton verwendet wird oder wenn Konstante Zeitschrittgröße verwenden auf der Registerkarte Zeitschritt festgelegt ist. Es wird angegeben, wie oft die Steifigkeitsmatrix für jeden Zeitschritt neu berechnet wird. Wenn die Steifigkeitsänderungen bei jedem Zeitschritt gering sind, kann durch die Umgestaltung der Steifigkeitsmatrix bei jeder Wiederholung möglicherweise unnötige Analysezeit zur Analyse hinzugefügt werden. In solchen Fällen kann die schnellere Methode verwendet werden, bei der die Steifigkeitsmatrix während des Zeitschritts nur einige Male umgestaltet wird und der Prozessor mehrere Wiederholungen (falls erforderlich) zum Konvergieren durchführt. Bei Verwendung der Lösungsmethode Geändertes Newton ignoriert der Prozessor die Eingabe und verwendet den Wert 1. Bei Verwendung der Lösungsmethode Ganz Newton ignoriert der Prozessor die Eingabe und verwendet einen Wert, der der maximalen Anzahl der Wiederholungen entspricht.
- Matrix Reformierungsintervall in jedem Zeitschritt: Diese Eingabe wird nur verwendet, wenn die Lösungsmethode Kombiniert Newton angewendet wird. Es wird angegeben, wie oft die Matrix umgestaltet wird. Bei einem Wert von 1 wird die Matrix bei jeder Wiederholung aktualisiert, bei einem Wert von 2 wird die Matrix bei jeder zweiten Wiederholung aktualisiert usw.
- Maximale Steifheitumgestaltungen pro Intervall: Ein Intervall ist eine Gruppe mit Gleichgewichtsiterationen.
- Anzahl der Zeitschritte zwischen Umgestaltungen der Steifheitsmatrix:
- Anzahl der Zeitschritte zwischen Iterationen: Dies ist die Anzahl der Zeitschritte, bei der der Prozessor Wiederholungen zum Konvergieren einer Lösung durchführt. Ein Wert von 1 gibt an, dass jeder Zeitschritt zum Konvergieren wiederholt werden muss. Ein Wert von 2 gibt an, dass jeder zweite Zeitschritt zum Konvergieren wiederholt wird usw. Höhere Werte führen zu einer schnelleren Analyse, da weniger Zeitschritte zum Konvergieren wiederholt werden müssen. Es kann jedoch eine mögliche Abweichung von der Lösung an den Zeitschritten auftreten, die nicht wiederholt werden. Tipp: In einigen Analysesituationen ist das Konvergieren zum Zeitpunkt 0 problematisch. Wenn für Anzahl der Zeitschritte zwischen Iterationen der Wert 2 festgelegt wird, überspringt der Prozessor die Wiederholungen für den ersten Zeitschritt und führt anschließend die Wiederholung für den zweiten Zeitschritt durch. Dadurch können zu Beginn der Analyse Instabilitäten vermieden werden, die im zweiten Zeitschritt wieder auftreten. Überprüfen Sie die Ergebnisse, um sich zu vergewissern, dass das Überspringen von Wiederholungen nicht zum Konvergieren einer falschen Lösung geführt hat.