Steuerparameter der nichtlinearen Lösung

Ändern Sie die Lösungssteuerparameter in einem Texteditor.

Allgemein wird angenommen, dass eine gute Konvergenz (oder überhaupt eine Konvergenz) bei progressiven Schadenssimulationen von Verbundstrukturen schwierig zu erreichen sei. Tatsächlich werden viele progressive Schadenssimulationen nicht aufgrund von globalem Strukturversagen frühzeitig beendet, sondern einfach deswegen, weil der Finite-Element-Code nicht fähig ist, eine konvergierte Lösung an einer bestimmten Laststufe abzurufen. Einer der größten Vorteile von Helius PFA ist, dass die Anwendung optimiert wurde, um die Gesamtkonvergenzrate und Leistungsfähigkeit der progressiven Schadenssimulationen von Verbundstrukturen zu verbessern. Um jedoch optimal von den besseren Konvergenzeigenschaften zu profitieren, müssen Sie einige der Vorgabeeinstellungen für den von ANSYS verwendeten nichtlinearen Lösungsvorgang ändern. Diese Änderungen können mithilfe der Befehle NROPT, PRED, NSUBST, CNVTOL und NEQIT übernommen werden.

Unabhängig davon, ob der Befehl SOLCONTROL aktiviert ist (Vorgabe), müssen Sie diese Steuerparameter der nichtlinearen Lösung überschreiben.

NROPT

Der Befehl NROPT hat zwei Funktionen: A) ANSYS anweisen, den vollständigen Newton-Raphson-Algorithmus zu verwenden; B) verhindern, dass ANSYS den eigenen adaptiven Abstiegsalgorithmus zur Unterstützung des Lösungsvorgangs verwendet. Ein Beispiel für den Befehl NROPT mit den zwei erfüllten Voraussetzungen wird im Folgenden gezeigt:

NROPT, FULL, , OFF

Bei ANSYS basiert der nichtlineare Lösungsvorgang auf der grundlegenden Annahme des Newton-Raphson-Algorithmus, dass die nichtlineare Reaktion der Verbundstruktur sowohl auf globaler als auch auf lokaler Ebene gleichmäßig genug ist. In der progressiven Schadenssimulation einer Verbundstruktur ist die nichtlineare Reaktion der Verbundstruktur jedoch nicht geglättet. Dies trifft besonders bei der lokalen Ebene zu, wo Materialausfälle zu einer sofortigen Reduktion der Materialmodule führen. Diese nicht geglättete Materialreaktion ist einer der wichtigsten Faktoren, die für die Schwierigkeiten bei der Erreichung von Konvergenz in progressiven Schadenssimulationen verantwortlich sind. Die Methode von Helius PFA zur Verwaltung der Nichtlinearität von Materialien ist insbesondere für die Verarbeitung dieser lokalisierten nicht gleichmäßigen Materialreaktion konzipiert. Die Vorgabeeinstellungen für die Steuerparameter der nichtlinearen Lösung von ANSYS müssen geändert werden, um die Konvergenzeigenschaften der Finite-Element-Simulation zu verbessern.

PRED

Der Befehl PRED verhindert, dass ANSYS die konvergierte Lösung am letzten Unterschritt zur Schätzung der Lösung für den aktuellen Unterschritt verwendet. Dies kollidiert mit der Methode von Helius PFA zur Verwaltung der Materiallinearität. Ein entsprechendes Beispiel für den Befehl PRED wird im Folgenden gezeigt:

PRED, OFF, , OFF

NSUBST

Der Befehl NSUBST gibt die minimal und maximal zulässige Anzahl der Unterschritte für den aktuellen Lastschritt an. Autodesk rät von Minimal- oder Maximalwerten ab; außerdem sollte technisches Urteilsvermögen angewandt werden. Vorausgesetzt, dass genügend Gleichgewichtsiterationen pro Unterschritt zulässig sind (unter der Überschrift NEQIT erläutert), wird jedoch Helius PFA immer eine konvergierte Lösung finden. Dies ist eine Abweichung von typischen nichtlinearen Lösungsvorgängen, bei denen mehrere Kürzungen der Unterschrittgröße erforderlich sein können. Helius PFA konvergiert unabhängig von der Größe an jedem Unterschritt (vorausgesetzt, dass genügend Gleichgewichtsiterationen pro Unterschritt zulässig sind). Bei der Entscheidung über die Unterschrittgröße muss also mit Bedacht verfahren werden.

CNVTOL

Der Befehl CNVTOL definiert die Konvergenztoleranz für Restknotenkräfte. Für diesen Befehl sind zwei Argumente festgelegt, mit deren Hilfe Helius PFA den nichtlinearen Lösungsvorgang besser verwalten kann: a) die Kräfte (F) als Konvergenzbezeichnung festlegen; b) die Normauswahl auf unendliche Norm festlegen (überprüfen Sie jeden Freiheitsgrad separat). Ein Beispiel für den Befehl CNVTOL mit diesen beiden Argumenten wird im Folgenden gezeigt:

CNVTOL, F, , , 0

NEQIT

Der Befehl NEQIT gibt die minimale Anzahl der Gleichgewichtsiterationen an, die ausgeführt werden müssen, bevor ANSYS den Kürzungsbedarf für die Größe des aktuellen Unterschritts bewertet. Helius PFA hat die einzigartige Fähigkeit, unabhängig von der Größe des Unterschritts oder dem Ausmaß der Nichtlinearität während des Unterschritts eine Konvergenz durchführen zu können. Nach der Erfahrung von Autodesk tritt Konvergenz immer dann auf, wenn die Zahl der pro Unterschritt zulässigen Gleichgewichtsiterationen vor einer Unterschrittkürzung auf 1000 festgelegt wird. Ein Beispiel für diesen Befehl wird im Folgenden gezeigt:

NEQIT, 1000