非线性求解控制参数

修改控制非线性求解过程的默认设置。

Helius PFA 显著提高了复合结构渐进式失效模拟的整体收敛率和可靠性。但是，若要充分利用优质的收敛特性，则必须更改一些默认设置，以便管理由 ANSYS 使用的非线性求解过程。本部分介绍了使用 ANSYS Mechanical APDL 来对参数进行建议的更改，以便管理由 ANSYS 使用的非线性求解过程。这些更改可使用 NROPT、PRED、NSUBST、CNVTOL 和 NEQIT 命令来进行。

无论 SOLCONTROL 命令是启用（默认值）或禁用，您都需要替代这些非线性求解控制参数。

NROPT

NROPT 命令用于执行以下两项操作：a) 指示 ANSYS 使用“完整”牛顿-拉弗森算法，以及 b) 阻止 ANSYS 使用“自适应下降”算法来帮助求解过程的进行。 NROPT 命令仅可以通过 ANSYS 命令提示进行指定。下图显示了如何在命令提示下键入此命令。

在 ANSYS 中，非线性求解过程基于牛顿-拉弗森法算法的基本假设，即复合结构的非线性响应在全局和局部级别上都非常平滑。但在渐进式失效分析中，复合结构的非线性响应不平滑，特别是在局部级别上，在该级别上材料失效将导致材料模量瞬间降低。此非平滑材料响应是造成难以获取渐进式失效分析中的收敛的主要因素之一。Helius PFA 管理材料非线性的方法专门用于处理这一局部不平滑的材料响应。但是，ANSYS 非线性求解控制参数的默认设置必须更改为允许 Helius PFA 改善模拟的收敛特征。

PRED

PRED 命令可以防止 ANSYS 使用上一子步中的收敛解决方案来估算当前子步的解决方案。 这会影响 Helius PFA 管理材料线性的方法。下图显示了如何通过 ANSYS Mechanical APDL 访问此命令。如下图所示，“自由度求解预测”下拉菜单需选定“Off”。

NSUBST

NSUBST 命令指定当前载荷步的最小和最大允许子步数。 Autodesk 不建议使用最小或最大值，并且应进行工程判断。但是，假定每个子步允许足够的平衡迭代（已在 NEQIT 标题中讨论），Helius PFA 将始终查找收敛解。这不同于典型的非线性求解过程，其中可能需要多个子步长缩减。Helius PFA 将每个子步中收敛，而不考虑子步长（同样假定每个子步允许足够的平衡迭代），因此在决定子步长时须谨慎。下图显示了在何处使用 ANSYS Mechanical APDL 指定子步数。

CVNTOL

CNVTOL 命令用于定义残余节点力的收敛公差。 此命令中存在两个参数集，它们都允许 Helius PFA 更好地处理非线性求解过程：a) 将力 (F) 设为收敛标签，并 b) 将范数选择设为无限范数（单独检查每个自由度）。下图显示了在何处使用 ANSYS Mechanical APDL 来设置这些参数。

NEQIT

NEQIT 命令用于指定在 ANSYS 评估缩减当前子步长方面的需求之前必须执行的最小平衡迭代次数。 Helius PFA 具有独特的收敛能力，而不考虑在子步中出现非线性的子步长或范围。在体验 Autodesk 过程中，收敛始终出现在以下情况下：在出现子步缩减前将每个子步允许的平衡迭代次数设为 1000。下图显示了如何通过 ANSYS Mechanical APDL 设置此参数。