[Abaqus]解决收敛的八条建议

千里黄云白日曛，北风吹雁雪纷纷。

莫愁前路无知己，天下谁人不识君。

六翮飘飖私自怜，一离京洛十馀年。

丈夫贫践应未足，今日相逢无酒钱。

—— 高适《别董大》

Abaqus收敛性是个难题，如何避免不收敛这一不幸事件的发生？值得讨论。

即使作为Abaqus的老手，也应抱着最坏的心态：Abaqus模型天生就是不能够收敛的，淡定淡定。我们只能尽力避免常见的不收敛问题点，提高成功率。

今天给大家再提炼10点建议。

1. 避免简单错误

引起收敛问题最常见的原因是大多是基本的建模错误。比如：丢失边界条件、忘记接触定义、过约束、单位不一致、网格质量等。

每个人都会犯错，如何最小化错误？为相应分析工况建立对应的Checklist。在构建或调试模型时，Checklist能够系统地提醒需要检查的事项，可以帮助避免更复杂的收敛问题。

不要忘记使用datacheck!

任何部分的解决方案都是有价值的。运用你的直觉和对应该发生的事情的理解并将其与部分解中实际发生的事情进行比较。

常做Datacheck，部分求解结果都是有价值的，运用你的直觉和对应该发生的事情的理解，将其与部分结果进行比较。

2. 不要使用纯静态分析模拟准静态运动，比如下图的橡胶大变形运动

静态解决方案的动画看起来是动态的，但这是一种错觉。如果没有“接近”当前状态的静态平衡状态，就会出现收敛问题，Newton-Raphson牛顿-拉普森找不到不存在的解。有时试图计算运动，却没有意识到静态稳定问题：触点卡住/滑倒、局部不稳定性、接触分离。

如何避免此类平衡问题所引起的不收敛？应用位移控制载荷替代力载荷、

static stabilization (*STATIC,STABILIZE) 、切换为动态求解（Quasi-static implicit dynamics就非常有效）。

3. 理解并正确定义接触

接触是收敛问题的一大原因，尽量避免：不足的接触表面，Abaqus接触是高效的，通常没有必要限制接触表面的范围；未解决的初始渗透，要么调整，要么在加载中正确处理；小滑移接触混入有限滑移接触内。

依赖于接触来获得静态平衡，是收敛问题的一大来源，不要害怕在装配模拟中添加一些约束，可以稍后删除它们。

4. 有效材料模型

有时我们没有在定义材料模型这个非常重要的任务上投入足够的精力，即使一个糟糕的材料模型不会导致收敛问题，它也可能会影响真实模拟。

比如：线弹性材料模型用于大应变分析、塑性曲线问题（不规则数据）、不稳定超弹性材料。

5. 使用最新版Abaqus

通用接触的Abaqus/Standard模型在2019年的Abaqus中运行得又快又容易，但在6.14中却收敛困难。

6. 用户自定义收敛

采用默认的*Controls设置不收敛，可以自定义*Controls。

如果残差不够小，但修正量很小，那么为收敛检验设置一个固定的残差是有效的。

7. 尽可能避免数值病态

数值病态发生，即切线刚度非常接近奇异值。

由于转动自由度的刚度比位移自由度的刚度小得多，极薄的壳单元会引起问题，用薄膜单元替换壳或使用C3D10HS或C3D8S单元。几乎不可压缩材料需要杂交单元(剪切和体刚度不匹配)，细长梁可能需要杂交梁单元。

不正确的单位引起的数字超出可用性的范围，例如，幂蠕变中的A可能小于10-27(秒为单位)。

8. 知道何时退出

很少有模型无法在Abaqus/Standard中求解。

非常大的3D接触模型可能有问题，非常大的变形可能会阻碍求解完成。

Abaqus/Standard模型可以较容易地转换为Abaqus/Explicit，Abaqus/Explicit不存在收敛的问题。

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