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Abaqus分析常见问题及解决方法(1):数值奇异(Numerical Singularity)

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19小时前浏览26757

本文摘要(由AI生成):

文章主要介绍了ABAQUS/Standard在分析过程中出现问题时,会在MSG文件中显示相应的警告信息,其中数值奇异(Numerical Singularity)是最常见的问题之一。数值奇异通常意味着模型中出现了不确定的刚体 位移,需要仔细检查已有的边界条件、约束和接触关系是否足以约束每个部件的刚体平移和转动。解决方法包括设置微小的过盈量、施加临时边界条件、定义很软的弹簧或绑定约束等。

如果ABAQUS/Standard在分析过程中发现问题,将会在MSG文件中显示相应的警告信息,这是用户找出模型错误的重要依据。

在使用ABAQUS的过程中,最常遇到的问题就是在MSG文件中看到以下信息:
  “数值奇异”(Numerical Singularity);
  “零主元”(Zero Pivot);
  “负特征值”(Negative Eigenvalue);
  “过多次迭代尝试”(Too Many Attempts Made for This Increment);
下面分别详细介绍:

一、 数值奇异(Numerical Singularity)

   MSG文件中警告信息的例子:

 ***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE BASE-1.141 D.O.F. 2 RATIO = 2.77153E 014.

查看ODB文件中的诊断信息会有助于找出问题的原因,具体操作方法是,在Visualization功能模块的主菜单中选择 Tools  Job Diagnostics。图1是一个诊断信息的例子,选中Highlight selections in viewport,可以显示出现了Numerical Singularity的节点。

图片

图1   在诊断信息中出现了Numerical Singularity警告信息

  问题分析:

出现Numerical Singularity警告信息时,最常见的原因是模型中出现了不确定的刚体 位移(有时还会同时显示Negative Eigenvalue警告信息)。在静力分析中,必须对模型中所有实体都定义足够的约束条件,以保证它们在各个平移和转动自由度上都不会出现不确定的刚体 位移。

温馨提示:如果在各个增量步中反复出现Numerical Singularity警告信息,即使分析达到了收敛,其结果也往往是错误的或不准确的。

  解决方法:

(1)出现了刚体 位移时,应仔细检查已有的边界条件、约束和接触关系是否足以约束每个部件的刚体平移和转动。如果需要利用接触或摩擦来约束刚体 位移,可以在接触对上设置微小的过盈量,以保证在分析的开始就已经建立起接触关系,另外还可以施加临时边界条件,以保证在接触关系建立之前,模型也不会出现不确定的刚体 位移。

(2)还可以在实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧,来约束刚体 位移,其操作方法是:在Interaction模块中,点击菜单Special Springs/Dashpots  Create,设置弹簧类型为Connect points to ground,选择一个节点,将Degree of freedom 设为出现了刚体 位移的自由度,将Spring stiffness设为一个较小的值(太小则不足以约束刚体 位移,太大则会影响变形)。如果在多个方向上出现了刚体 位移,就要分别在相应的方向上各定义一个弹簧。

温馨提示:使用弹簧来约束刚体 位移时,在开始的几次迭代中可能会看到Numerical Singularity警告信息,但只要在后面的分析过程中不再出现Numerical Singularity,就没有问题。

(3)使用绑定约束。如果某一对接触面的接触状态对整个模型的影响不大,或者这一对接触面在整个分析过程中都是始终紧密接触的,可以考虑将它们之间的接触关系改为绑定约束(tie),这样会有助于消除刚体 位移,并且大大减少计算接触状态所需要的迭代。例如在第10.1.7节的螺钉实例中,就用绑定约束来模拟了螺纹处的连接关系,大大简化了建模和分析的过程。

温馨提示:ABAQUS/CAE操作:Interaction模块,主菜单Interaction → Constraint → Create,Type为默认的Tie。

另外,模型中存在过约束时,有时也会出现Numerical Singularity警告信息,将在下一讲中予以介绍。

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首次发布时间:2024-03-28
最近编辑:19小时前
力学与Abaqus仿真
博士 | 副教授 达成所愿 索见未来 助力科技 实现...
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