ADINA 第5章 求解控制

1、第五章求解控制1. 總體說明2. 求解控制主要內(nèi)容總體說明求解控制總體說明：1. 不同的分析涉及不同的求解控制，本章主要介紹各個(gè)模塊求解通用的求解控制選項(xiàng)，分析類型相關(guān)的求解控制在分析類型一章中詳細(xì)介紹；2. 軟件對(duì)多數(shù)的求解控制設(shè)置缺省選項(xiàng)，如果沒有明確的目的，可使用這些缺省項(xiàng)；定義分析標(biāo)題：菜單：Control/Heading說明：分析標(biāo)題的定義是可選項(xiàng)。分析標(biāo)題求解控制定義模型自由度：菜單：Control/Degree Of Freedom定義求解的自由度范圍，點(diǎn)中的自由度為求解自由度；對(duì)于2D分析，求解自由度為Y-Translation和Z-Translation；在3D實(shí)體單元的模型

2、中，求解自由度為Y-Translation，Y-Translation和Z-Translation，即三個(gè)平移自由度；如果求解自由度包括不存在的自由度，則生成求解文件*.dat時(shí)，給出警告信息（不影響計(jì)算過程和結(jié)果）：ADINA data input file E:resultUMAT1.dat successfully updated. *WARNING: No element connection for node 1 directions 4, 5, 6 No element connection for node 2 directions 4, 5, 6定義模型自由度求解控制定義時(shí)間函

3、數(shù)：菜單：Control/Time Function 無論是在靜力分析或瞬態(tài)分析中，ADINA中任何載荷都必須定義其隨時(shí)間的變化關(guān)系； 對(duì)于瞬態(tài)問題，時(shí)間為真實(shí)時(shí)間，基于當(dāng)前時(shí)間（步）計(jì)算加速度、速度、應(yīng)變率等物理量； 在靜態(tài)分析中，時(shí)間為“偽時(shí)間” ，僅作為計(jì)數(shù)器使用，因此在靜態(tài)分析中，“ 時(shí)間 ” 可認(rèn)為其沒有單位。載荷時(shí)間ADINA中的載荷與時(shí)間相關(guān)ADINA中的載荷和時(shí)間：定義時(shí)間函數(shù)求解控制 時(shí)間函數(shù)定義了載荷比例因子隨時(shí)間的變化過程，因此時(shí)間函數(shù)是沒有單位的； 缺省的時(shí)間函數(shù)（標(biāo)號(hào)1）是載荷比例因子為1并隨時(shí)間沒有變化，即從時(shí)間01e20，載荷比例因子恒定為1； 用于計(jì)算的載荷隨時(shí)

4、間變化曲線是定義載荷時(shí)輸入的單一數(shù)值（Magnitude）與時(shí)間函數(shù)中各個(gè)時(shí)刻的比例因子乘積的結(jié)果；1.0載荷比例因子時(shí)間缺省的時(shí)間函數(shù)定義時(shí)間函數(shù)求解控制選擇時(shí)間函數(shù)類型，共提供四種函數(shù)形式；輸入窗口的Value值即為f*(t)；第一種函數(shù)時(shí)間是通過輸入各個(gè)時(shí)刻的f*(t)值直接定義比例因子，因此用戶可以通過控制離散點(diǎn)的多少，來模擬任何函數(shù)；第二種為周期函數(shù)，窗口中輸入的Value如果恒定為1，則是標(biāo)準(zhǔn)周期函數(shù)，如果Value值變化，則此時(shí)間函數(shù)在發(fā)展過程中周期不變，幅值發(fā)生變化；函數(shù)三、四常用于電學(xué)分析中；四種時(shí)間函數(shù)形式定義時(shí)間函數(shù)求解控制定義時(shí)間步長：菜單：Control/Time S

5、tep 對(duì)于多數(shù)分析（包括所有的非線性分析），其求解過程需要分成很多步。由于ADINA規(guī)定所有載荷隨時(shí)間的變化關(guān)系，因此通過定義求解過程的時(shí)間步大小就決定了每個(gè)時(shí)間步的載荷大小。 窗口中的第一列數(shù)值為時(shí)間步個(gè)數(shù)（整數(shù)），對(duì)應(yīng)行輸入數(shù)值為時(shí)間步長（實(shí)數(shù)）； 總的求解時(shí)間為每行兩數(shù)值積之累加和?？倳r(shí)間步為26步，總求解物理時(shí)間為2.1時(shí)間單位；定義時(shí)間步長求解控制載荷時(shí)間Dtn 0.4 Dtn+4 0.05 任意時(shí)間步中的載荷大小在載荷-時(shí)間曲線中確定；在右圖中，第n個(gè)時(shí)間步長為0.4，在前一時(shí)間步結(jié)果收斂時(shí)其載荷為Ln0進(jìn)入此時(shí)間步求解時(shí)，載荷增加到Ln1；相應(yīng)于時(shí)間步n的載荷增量為Ln1與Ln

6、0之差；Ln0Ln1定義時(shí)間步長求解控制流固耦合開關(guān)：菜單：Control/Analysis Assumptions/Fluid Structure Interaction（FSI）設(shè)定模型是否進(jìn)行流固耦合求解：如果選擇如右圖所示選擇Fluid Structure Interaction則后續(xù)菜單中出現(xiàn)定義流固耦合邊界的菜單；如果選擇Includes Porous Coupling，并在Element Group中選擇Element Option為Porous media，則后續(xù)菜單中出現(xiàn)定義多孔介質(zhì)材料特性的菜單；定義分析假設(shè)流固耦合開關(guān)求解控制幾何非線性開關(guān)：菜單：Control/Anal

7、ysis Assumptions/Kinematics確定幾何非線性形式：1.Small Disp/Rot和Small Strains時(shí)，模型不存在幾何非線性；2.Large Disp/Rot和Small Strains時(shí)，模型為大位移幾何非線性問題；3.Large Disp/Rot和Large Strains時(shí)，模型為大位移及大應(yīng)變幾何非線性問題；A:殼單元的壓力更新選項(xiàng)，主要用于頻域動(dòng)力學(xué)分析時(shí)；B:非協(xié)調(diào)單元選項(xiàng)（適用于2D和3D solid），非協(xié)調(diào)元引入節(jié)點(diǎn)無關(guān)的多余自由度，有利于解決變形鎖定問題，但單元邊界位移不再滿足協(xié)調(diào)條件。AABB定義分析假設(shè)幾何非線性開關(guān)求解控制質(zhì)量矩陣形式

8、選擇：菜單：Control/Analysis Assumptions/Mass MatrixLumped：集中質(zhì)量矩陣（質(zhì)量矩陣對(duì)角化），在進(jìn)行中心差分方法求解瞬態(tài)動(dòng)力問題時(shí)自動(dòng)采用集中質(zhì)量矩陣；Consistent：一致質(zhì)量矩陣，為稀疏矩陣；定義分析假設(shè)質(zhì)量矩陣形式求解控制定義模型阻尼：菜單：Control/Analysis Assumptions/Define Rayleigh Damping Factors定義整個(gè)模型或各個(gè)單元組的阻尼，采用標(biāo)準(zhǔn)Rayleigh質(zhì)量和剛度阻尼形式；右圖中對(duì)整個(gè)模型指定5的質(zhì)量阻尼。定義分析假設(shè)模型阻尼求解控制在響應(yīng)譜分析中定義各階模態(tài)的阻尼比；定義阻尼比

9、：菜單：Control/Analysis Assumptions/Define Modal Damping Factors定義分析假設(shè)模型阻尼比求解控制溫度條件設(shè)定：菜單：Control/Analysis Assumptions/Define Temperature Settings用于指定整個(gè)模型的初始溫度和初始溫度梯度（僅對(duì)于殼單元）；如果需要指定不同的初始溫度或初始溫度梯度，在Model/Initial Condition中定義；如果需要指定溫度載荷，一般在Model/Loading/Temperature中定義，而不要使用此窗口的Prescribed 選項(xiàng)；定義分析假設(shè)溫度條件設(shè)定求解

10、控制方程求解設(shè)置：菜單：Control/Solution ProcessA:求解開始時(shí)間（如為重啟動(dòng)分析，擇輸入前一次求解的終止時(shí)間。）B:重啟動(dòng)分析可以從靜力分析轉(zhuǎn)到動(dòng)力分析（如預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算），或從動(dòng)力分析轉(zhuǎn)到靜力分析； ADINA重啟動(dòng)分析具有豐富的功能，一般地可以在重啟動(dòng)模型進(jìn)行如下修改： 自由度（Fix）類邊界條件； 時(shí)間步定義； 時(shí)間函數(shù)定義； 約束方程和剛性聯(lián)接； Rayleigh阻尼； 收斂準(zhǔn)則，自動(dòng)時(shí)間步長設(shè)置等等；定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置求解控制C:開關(guān)：出現(xiàn)剛度矩陣特征值為零是否繼續(xù)計(jì)算；對(duì)于線性問題，除非模型中定義勢流體介質(zhì)，否則不應(yīng)出現(xiàn)為零的特征值；對(duì)于非線性問題，除

11、非模型中定義了： 自動(dòng)時(shí)間步長控制； 單元生死； 載荷位移控制； 接觸； 勢流體；否則不應(yīng)出現(xiàn)為零的特征值；定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置求解控制D:單元分組當(dāng)模型規(guī)模很大或進(jìn)行并行求解時(shí)使用。一般D112，D2=10*D1,D3=999999；E:迭代方法選項(xiàng)（見后面）F:收斂準(zhǔn)則選項(xiàng)（見后面）G:求解器選項(xiàng)（見后面）EEFFGG定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置求解控制E:迭代方法選項(xiàng)彈出如下選項(xiàng):a:選擇迭代方法 共有四種：Full Newton Method（缺省） Modified Newton Method BGFS Matrix Update Methodb:是否使用Line搜索方式c:最大迭代

12、次數(shù) 一般為815次；d:是否輸出每個(gè)迭代的結(jié)果aabbccdd定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置-迭代方法求解控制F:收斂控制a:迭代收斂準(zhǔn)則類型 Energy(0.001) Energy and Force Energy and Displacement Force（0.01） Displacement(0.01)最常使用的為Energy和Energy and Force準(zhǔn)則；b：能量收斂準(zhǔn)則C：接觸力收斂準(zhǔn)則d：最小參考接觸力大小e：Line搜索方式收斂準(zhǔn)則f：Line搜索方式最小參考能量值g：力收斂準(zhǔn)則h：參考力i：參考力矩j：位移收斂準(zhǔn)則設(shè)置（同力準(zhǔn)則）bbccddeegghhiiffaajj

13、定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置-收斂控制求解控制G:求解器選擇求解器共有四種： Direct Iterative Sparse Multigrid缺省求解器為Sparse求解器；如果選用Iteratice迭代求解器，則彈出右側(cè)窗口，一般使用缺省設(shè)置即可；定義分析假設(shè)方程求解設(shè)置-求解器選擇求解控制說明：ADINA-F模塊包括顯式時(shí)間積分求解器Explicit，與自動(dòng)時(shí)間步長中的CFL數(shù)相應(yīng)設(shè)置進(jìn)行顯式求解。其它求解控制選項(xiàng)：菜單：Control/Miscellaneous OptionsAACCBBDDEEFFA:初始應(yīng)變作為： Initial Strains Initial Stress Init

14、ial Stress that cause Deformation 初始條件輸入只有應(yīng)變沒有應(yīng)力，可將應(yīng)力作為應(yīng)變從Model/Initial Condition中輸入，然后在此選擇Initial Stress，則輸入數(shù)據(jù)當(dāng)作初始應(yīng)力參與計(jì)算；B:計(jì)算質(zhì)量特性 計(jì)算模型的質(zhì)量和質(zhì)心坐標(biāo)；C:計(jì)算支反力/力矩D:在重啟動(dòng)文件中寫入載荷向量E:指定殼單元?jiǎng)偠葹榱愎?jié)點(diǎn)剛度F:單元死的時(shí)間周期其它求解控制選項(xiàng)求解控制寫出重啟動(dòng)文件：菜單：Control/Restart File（.Res）A:寫出重啟動(dòng)文件的時(shí)間間隔，缺省為0，則在計(jì)算結(jié)束時(shí)寫出重啟動(dòng)文件；B:缺省為選擇Overwrite，即后面寫出

15、的重啟動(dòng)文件覆蓋前面的重啟動(dòng)文件，即只保留一個(gè)重啟動(dòng)狀態(tài)；寫出重啟動(dòng)文件控制求解控制AABBOUT文件信息控制：菜單：Control/Printout（.out）/ VolumeADINA在求解時(shí)生成.out文件，從計(jì)算初始化到計(jì)算結(jié)果，以及如果出現(xiàn)錯(cuò)誤的出錯(cuò)信息都寫道這個(gè)文件中。此文件可以在求解過程中打開查看;此菜單中的三個(gè)功能(Volume/Result at Nodes/Time Step) 是確定輸出到.out文件中的內(nèi)容;通常使用缺省設(shè)置，否則可能導(dǎo)致.out文件很大。OUT文件信息控制求解控制寫出節(jié)點(diǎn)結(jié)果到OUT文件：菜單：Control/Printout Control of N

16、odal Results定義節(jié)點(diǎn)的Blocks（組），在求解過程中輸出相應(yīng)的結(jié)果到OUT文件，便于查看并監(jiān)視求解過程。節(jié)點(diǎn)結(jié)果通常為位移、速度、加速度、壓力等等；與下頁的定義的結(jié)果輸出Time Step聯(lián)合使用；定義了節(jié)點(diǎn)1201，1202，1203，1001，1002共5個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)果寫出到.out文件中；OUT文件信息控制寫出節(jié)點(diǎn)結(jié)果到OUT文件求解控制寫出節(jié)點(diǎn)結(jié)果到OUT文件的時(shí)間步：菜單：Control/Specify Printout Time Steps缺省情況下，每個(gè)時(shí)間步的計(jì)算結(jié)果都寫到OUT文件中；此功能是將指定時(shí)間步的結(jié)果輸出，主要用于控制OUT文件的大小；與上頁的Nodal

17、 Results聯(lián)合使用輸出結(jié)果的時(shí)間步為1、2、5、8、11、OUT文件信息控制寫出節(jié)點(diǎn)結(jié)果到OUT文件的時(shí)間步求解控制結(jié)果文件信息控制：菜單：Control/Specify Printout Time StepsADINA的結(jié)果文件名為.por(t),此組菜單控制輸出到.por文件的內(nèi)容。AABBCCDDA:結(jié)果文件.por格式 通常采用Binary二進(jìn)制格式，TEXT格式主要用于對(duì)ADINA進(jìn)行開發(fā)的用戶使用；B:最大的結(jié)果步 缺省0表示所有的時(shí)間步結(jié)果全部輸出，一般使用缺省值；C:大應(yīng)變分析的應(yīng)變量度 可選擇變形梯度和拉伸比，一般為缺省值；D:初始結(jié)果輸出控制說明：此組菜單的其它功能類似對(duì).out文件的輸出控制，略。結(jié)果文件信息控制求解控制 映射文件控制： 菜單：Control/Mapping File ControlMapping File映射文件用于在同一分析模型中在不同的階段（網(wǎng)格進(jìn)行了重劃分后）傳遞節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、應(yīng)力應(yīng)變等結(jié)果。例如金屬的鍛壓大變形分析需要使用此功能；此菜單用于控制在分析不同階段寫出結(jié)果到映射文件，或從映射文件讀入結(jié)果到當(dāng)前網(wǎng)格（當(dāng)前構(gòu)形），從