2.在CAESARII中如何解决非线性不收敛问题RichardAy

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1、0CAU2O15运行计算失败SCAESAR II中如何解决非线性不收敛问题在CAESAR II中出现过如下的窗口吗？llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015HNS.wiruA? C ,、p$*CMKUT*CV1WH V6占/L 14 6(4?切 S /= (llTERGRAPH Intergraph 2015fo*From*RzVXRMA2 一 mearaph 2015(2ls.-lrl;+4JIQd:L (；GJus;(4+1

2、5.-?、mL ( ；G.l一 ISTTERGRAPH这个增加的刚度是恒定的同样fl勺约束刚度(KT)在这个节点处任意Y方向位置都是有效的 恒定的刚度数值K ,模型的响应是线性的llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015Y with a stiffness K (No Preload)llTERGRAPH Intergraph 2015但是这个増加的刚度不必是恒定的在这里,增加到系统刚度矩阵的约束刚度(K),是一个依托节点位置的函数这个变化的刚度是一个非线性的边界条件非线性约束需要在刚度矩阵中进行特殊处理llTERGRAPH Int

3、ergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015+Y with a stiffness K (No Preload)llTERGRAPH Intergraph 2015CAESAR II将调整刚度矩阵来适应当前的载荷工况根据计算,得到约束点的最终位置,程序将检查定义在该位置6勺约束刚度。当用于分析的约束刚度与定义的约束刚度相匹配，解析结果-（对于该约束点）是正确的。 当与该位置上定义的刚度不符合时，程序将使用适当的约束刚度更新系统的整体刚度矩阵, 并继续进行运算。 CAESAR II j甜续计算，直到应用于整体刚度矩阵的所有非线性条件与计算出来的位置一致。在分析过程

4、中，对于每个载荷工况，该过程都会重新开始。llTERGRAPH Intergraph 2015CAESAR II调整刚度矩阵假设和验证）这边是一基本的支承管架, 在CAESAR II中体现为+Y的约束形式： TT始,约束包含在模型中，此时的刚度矩阵，示意如图：如果解析结果在约束中显示丫荷载,那么该支架的模拟是正确 的-在这个载荷工况下。如果不是，该程序将重设刚度矩阵， 示意如图：当这个更新后的解析结果显示为+Y方向，那么该支架的模拟是 正确的-在这个载荷工况下。如果不是，该程序将设刚度矩阵， 示意如图：3厂反复迭代计算-每个工况下的所有非线注约束-直到刚度矩阵 与“最终的”位置相符合。Mode

5、. 40si?：CNcdwGod*Mm 0.3COCAESAR II中非线性的解决方法- 让我们看一下幻灯片中显示的模型CAESAR II中非线性的解决方法- 让我们看一下幻灯片中显示的模型最初,程序“猜测”-摩擦力足以限制管道a勺水平运动-“不滑动” so节点处包含了沥 向的刚 性约束和x & z处的摩擦刚度）llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015更新线性假设,重新计算llTERGRAPH Intergraph 2015CAESAR II中非线性的解决方法- 让我们看一下幻灯片中显示的模型第二次尝试-40点脱空，将模拟成无约束

6、作用（或者摩擦力作用）CAZ3AR 二二 2014 Ver.7.00.01.1SOO, (Build 14100 Jeb K92： AD0 ITERLir 3X2 - O SLIPLisnxd To: I CAS TRAINING ESL - INSTRUCTOR DI3PLACEMEMTS REPORT: Modal HovanoncaCASZ 1 |CPE) WtTlPlNodeDXXUL.DYHDZsa.10-000018160019211620211528-120823-123300731400160481796i92125501920600000-0.000 丄.339 -1.555

7、-1.1511.3X6丄.735-2.903-2.593-0.00033333-0ooo06弓166458SOI239501“2872SI090ooo 丫 1扁向表明丫约束需要考虑的重头再来！这边不收敛。llTERGRAPH Intergraph 2015你的模型你的支架都在适当的位置吗？（你希望脱空吗？）当我们使用摩擦的时候，我们的法向荷载可靠吗？ 横荷工况中，你总是考虑自重的影响吗？你希望考虑导向支架的摩擦影响吗？在存在间隙的约束中有摩擦吗？导向架中，你需要些“施工”间隙吗？ Intergraph 2015非线性条件的相互作用可能会导致死循环在垂直敷设M管道上有一个带间隙的导向 架,水平管

8、道上有+彷向带摩擦支撑:水平方向上0勺热应变克服了摩擦力（ffi-X方 向上）间隙消失，使管道在水平方向产生了弯矩， 增加了+沥向的法向荷载增大的摩擦力减少了滑动并重获间隙力矩消除,+Y垂直载荷降低;重新获得初始 应变.反复循环几个解决不收敛问题的方法通常“临界点” -Y 很小的位移或者Y 很小的荷载可能会导致激活/不激活管架生效将你所得到的-如果载荷工况8不收敛，你可以重新设定载荷工况，生成之前7个工况的报告llTERGRAPH Intergraph 2015几个解决不收敛问题的方法重点关注产生问题的载荷工况找到不收敛的非线性条件,并将他们线性化简单的作用环作用管架是最可能的选择(e.g.,

9、+Y)选扌尸进行线住化如果收敛，可以检查由于约束条佻勺线性化带来的变更 (通常”这个误差很小)如果还不收敛，尝试另一个非线性条件文件记录这些模型的调整 Intergraph 2015几个解决不收敛问题的方法当摩擦力导致不收敛时：通过改变工况编辑器中的Friction Multiplier (Friction Load = Friction Multiplier Mu Normal Load) r 移除或者减/该载荷工况下的摩擦力同样可以去除单一0勺约束上6勺摩擦力,但是这样会导致不同的应变分配改变摩擦迭代公差值-在配置窗口或者在分析运行过程中跳出的窗口都可以修改llTERGRAPH Inter

10、graph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015配置文彳牛中收敛容许值的设置摩擦角变化当预定的运动在15%的摩擦荷载向量之内，该条彳犠认为是收敛白勺摩擦法向力变化当前与调整前迭代a勺法向力的变化 不超过15% ,该条件被认为是收敛 的TaeSAR n Configurarionditor口 Q Reset Al Conficuraton Comwxaoral Centro! DatsbMe Drrticns FRPGwmecty Breurvg Graces Sectros MewlanwusCtoticnB SIFo

11、 and StreaaaoConvergence TolerancesDecom(5tOH Sngdort- TeJenr 1.00eH)10 Fncton Angle Varwwn Fncton NoeioI Force Varwwn Fncton 9kJc Mjtpier Fncton Stffre33 Rod Ircfemerr Ogres) Rod Toiomcc (Deerces) Input Spreadsheet Defaufts AJ)N)Torrance Cccffiderr & Fzticn (Mu)150000.1501.0001 75ct0062.0001.0000.0

12、500.000Debit Rwatonoi Reern StfFr. 1 13c011 Defoit TfmXatosi Reterr SU 1 75e*012 Hnjer Def out Rwtrari SlRrwg 1 75e*012 r/inmim Wdl Ml Torrance (% Msw Job ZmbcfT TcmpcratircJob Boirdon PrewtreBAsccflancoiM Bend AmoI 9iapc Icnccc Spnrg Hanj-r IrcUdc hjjlnticn n 出如c*1250021NeneTwe Fobc FobcIrcUdc Spng

13、 Hengr Stffrcss ir Fotec Ircccc fjmercal CheckFobcWRC-107 VersionEffects vi3bc Mb Era- CheekedllTERGRAPH Intergraph 2015配置文彳牛中收敛容许值的设置摩擦刚度定义模型“不滑动耐约束刚度不同于刚性约束的刚度时(e.g.,+YROD)控制 Rod increment,设定在迭代过程中 用牛转角变化的最大值如果杆的角度变化在迭代过程中小 于杆容许值，则该条艸认为是收 敛的llTERGRAPH Intergraph 2015计算时出现的不收敛窗口执行CAESAR II的静态分析的时候会

14、出现此窗口，但是有 时运行太快，你可能没有注意到然而,当出现不收敛时，屏幕会一直显示在当前窗口 Equations and Bandwidth显示了刚度矩阵的大小（节点数 和闭合环）注意Current Case数据,这个就是你出问题的静态荷载工 况迭代显示程序尝试通过设置线性假设解决所有的非线性的 边界条帕次数超过1270次的尝试没有解决，该模型则是不收敛的Mcore SolrfCMJSICurlGs 力TcCocwItsionElsCJiedrfYrAD(KUMENTS.Vf8fNARNOVEI43eR 2014 .厂x:/4OPlgSttpThu RWJiKiO VToteurcftFVi

15、 AtjrA9ASTATUS.hcdrejift*ar*5SoUxiCglbel 初Ncrln? RwJjoH CKrpwOKcrroiionNoft：cntrrwJ.SutcWi/nnMDCC. 0 OR. QM 1XXM Q(HDCCD STATE OPEN NOT $LIC*M3 XEW$YAgO$D 注G SUONGOHOFFllTERGRAPH Intergraph 2015计算时岀现的不收敛窗口-交互式控制收敛过程是可控0勺点击键盘F2或者点击“F2”按钮，该操作可以暂停迭代 计算并显示约束中的不正确处,方便对模型进一步了解。点击窗口底部的Continue可以继续进行迭代再一次点击

16、乍2”将会触发单步暂停计算时岀现的不收敛窗口- 交互式控制收敛过程是可控0勺点击F3 ,可以改变当前的摩擦迭代公差值调整Normal Load Variation （默认=15%）和 Friction Angle （ 默认二15 degrees倒合适的值。这可能对解决当前的迭代是十分有用的如果这是最终的分析，我不太赞成使用该方法。你对这一个 单独迭代过程设置6勺更改，可能改变结果。（建议改变程序 设置替代该方法）打印约束状态（F4）可能浪费很多纸，右下角窗口的内容也 是一样0勺。llTERGRAPH Intergraph 2015口 No of Non-inea Restraiss 7H2-&

17、、沖s-LllEH? Nonconverged -asf iQrafion 7II_L11EH亠43* .却5恥 坦田4dnT 汹亠母ELDwas丽同 ga 晏 e.g.4ffl3ffl5ffl删加) 一 mearaph 2015一 ISTTERGRAPH从这个窗口我们能够获取到很多的信息计算时岀现的不收敛窗口- 非线性约束的改变该窗口显示了所有的未能解决的非线性约束条件列举出了不确定的非线性条件所对应0勺节点号按看是非线性的方向(X,Y,Z)比如:DIR: 0.000 1.000 0.000表明f 彷向约束计算时岀现的不收敛窗口- 非线性约束的改变从这个窗口我们能够获取到很多的信息约束方向行

18、后面两行显示了下一个迭代的模型变化： OLD STATE / NEW STATE OPEN / CLOSED - OPEN表明线注约束在迭代中去除， CLOSED表明线齡束在迭代中包含 POS/NEG显示当前约束作用的方向 SLIDING/NOT SLIDING定义摩擦的影响 SLIDING应用了一个与滑动方向相反的摩擦力 NOT SLIDING增加了两个与计算的法向力正交的两个约束SLIDING后面可能会出现“ERR二，表明该与上一次迭代相比， 摩摞的变化超出了容许范围（默认为15% ）llTERGRAPH Intergraph 2015计算时岀现的不收敛窗口-停止使用Continue来继续

19、下一次的迭代定义一轼（e.g., Nonconverged = 5,6,3,5,6,3,563,.） 定义最小的不收敛的迭代设置（见案例：3）,其中OPEN/CLOSE有一些改变点击Cancel退出分析没有结果显示（这就是为什么我们讨论这个-因为我们需要结果）解决的方法：通过分析和结果查看可以移除不收敛的载荷工况同样的，可以在输入的过程中减少一些非线曲勺约束注意:再次点击F2将会触发单步暂停llTERGRAPH Intergraph 2015我的方法通过得到的结果来评估问题关注之前不收敛的载荷工况找到一些简单的Open/Close状况并使它线性化-汪意具中的变化再次运亍如果有必要0勺话，移除更

20、多的Open/Close状况使之收敛检查这个载荷工况下的结果是否有“错误”如果还是无解，选择带摩擦的支架,去除该支架上0勺摩擦系数（使之线性化-你必须通过 查看结果来确定）汪意你移除了多个非线性的条件,当你选择到正确的那个条件时，你可以将貝他的条件再次 加入到模型中如此反复，使线性化并查看影响看看一些例子SmallDTwith+Y40Load Coses人Stress TypeMultibranchLoad CasesStress Type |L26WtO1-TltP14l1-U2*U3AMOPE127/V4)1-T1 tP14!1-U2-U3*V/lH1OPE128W4)1-T1 tP1-u

21、i tU2tU3Ah2OPE129/V4)1-T1 tP1-ui tU2-U3tV/lH2OPEL30W4)1-T1 tP1-ui )273 讥V1M2OPEL31W4)1-T1 回UZ24I3HW2OPEL32WtO1-TltP1-U1HJ24l3Ar2OPEL33WtO1-TltP14J1H)2U3*V/lH2OPEA*O1-Tl*P1l1-U2HJ3Ah2OPEUP uTL42L4?W-01-T1-P14J1 U2U AV川 12 A-T f呵匹U3W忙 W-T1-P1 *J1-U2-U 3JWN3 W-T1*P1 -J1 -U2XJ 3JWN3 W-T1*P1 -C 远乃W-T3-P2

22、4) 191U1-0 156U2C 远乃WT!M27.191U44). 158U24.3a5U%HWIN2ys 卫C 19!U1-O 156U2-01 -0 5U2A-P2-0 45U1-0 45U2-0.89U3-FTWHC-T3LL121L172L12ALoad CaesStress Type |L99畀中2O127U1 -0.111U2*0 2&3U31-Ah 1 W42O127U19111U2 0 2&3U3屮 1NN 1 畀 420127 U1 -0.111U2-0299UF 1-V/1H1SUSSUSSUSL100L101LI 02AT3*P2)273U1 *0 灵5U3屮 1U7

23、1H2AT3*P2)273U1 OKSUF 1MVN2OPEOPEL103L104八UT3oR20 273U1P38SU3oF1TVN2AT3*R2-0 273U1-0 385U3屮 1 $V川 12OPEOPELIOSL106AT3*P2)273U1 *0 385U3屮 1AN2OPEL107八5 艺沙雲逬F1V幼llTERGRAPH Intergraph 2015Dummy Leg ntergraph 2015I Stress TypeHYDope需opeUSs需optoptoptOPEOPEOPEL1Af7*HPL2W*TUP1L3W*T2*P1L4LSW*T4*P1L6W4L7WTUP

24、IMJIL3WTUPIUIL9W*T1*P1MJ2LIOA*T1*P1-U2L11W*T1*P1*JAh1L12W*T1*P1Ah2L13W*T1*PlA*h4Load CdtesIWTERGRAPHllTERGRAPH Intergraph 2015Stream Jg 讥T佔TOIL!，u上时朝阿予士口! ICTTB T U!A3X烷 XSt - XnSXSWZTCRRS-RAIilT S3ORr EXTIMECD HEFOBI：UCAUJ/ZVAi CCPYLoa03 Cc RestramcaLoad Case 1中没有摩擦力Load Case 2中包含了摩擦力dzJrKKNY NtrMZ

25、 9!IDXm.DY tw.DZIW.2(0P)Bigid *Y 47700a00.14-0.0003.(6421SUS)S“ 292S0-178000-0.003-0.0000.001MAX-WL2-292BO/L2178/L20.144/L1-0.0W/L23.64/11Xodd Friction stiffness = 8.76E4 N/cm:CXE3AK XX 20“ Vex.7.0.1.1600/ |B；UCL 111003) Ztei XXR 2. 2015 Iixei Job XaT: SMALLDTMirn-YSud To: XCAS TWLXKZKG ESL - IHSTSl

26、UCTOR DEXUi/VXL COPYRZSTRAIMT 3OXJU5tY EXTEKDCD XEPOXT： various两个工况下都包含了摩擦力Sticking摩擦力从1.75E6 改变到8.76E4 N/cmLodd 3erx Nrr nFZ NMX NEMY !MZ NHDXJir.orOTl.DZnx.1 (OF 即RigidS-4301290000.131-0.0003.6202(5514D8-2917016900000-0.000-0.019XRX-OD/LZ-29170/LZ-1C9/W0.131/11-o.ooo/u3.C20/L1llTERGRAPH Intergraph

27、 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015Multibranch现在有一个摩擦问题没被解决 CAESAR II需要迭代变化过程中，摩擦的大还能超过15% ,方向不能超过15度（默认） 之前看过该模型，使50节点处+Y约束线性化，现在我们将重点放在摩擦容许值llTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllT

28、ERGRAPH Intergraph 2015MultibranchOLD STATE CLOSED NEG SLIDINGNEW STATE CLOSED NEG SLIDING EARO 639NODE: 50 DIR: 0.003 I.OCO 0 030OLD STATE CLOSED NEG SLIDINGNEW STATE 0PENNOI SUDINGNODE- 5? DIR:1.0OT 0.0CO 0 030OLD STATE CLOSED MEG SLIDINGNEW STATE CLOSED NEG SLIDING ERR-0.408NODE. 53 DIR; 0.003 1.

29、0CO 0 030OLD STATE OPEN NO! 5UDINGNEW STATE CLOSED NEG SLIDINGNODE: 57 DIR:-1.003 O.OCO 0 030llTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015MultibranchllTERGRAPH Intergraph 2015Multibranch怎样容许值，能被作用在57节点处导向的摩擦向量“接受” ?提示57处的最小滑动误差为0.408点击F3 ,在分析过程中调整容许值EXPRESS 20152 - RESOIVWG MDNIWEA

30、RCONJrEayjtmCumiiCo*?.33TddC99)t4han如1：525CPTKJNS.F2沁仙诚阳5”H CP6XFWM1 丫55F4 FViRih5WutSTATUS：Na KccAwm Rciarii 13CKCTafDiSc4Jcn Ccm Uxa 1NcrLc* 2ZChGgM细咬a .2OMOFFNODE W DR 0M 1IXOOCWOLD STATE CLOSEOHEG SION； NE*V$r*TECffN NOT ajC4M3NODE 57 C 8- ?S7 88ly COO SL sfFigA 虫# &31lr吝 c&LSped?-s 0JS& 3ro9&E&

31、5 &qps zuxrdsuIJ-eso drPBCCS V81Qpga ssdboocnK5mrdVO*=P3 uownbguoCJ0 23gssf i 9lh(芒粼-R叵埃 sgM) uoqb一e gue U.2卫llTERGRAPH Intergraph 2015计算时岀现的不收敛窗口-交互式控制可以通过点击F3来改变当前的摩擦容许值.调整合适的Normal Load Variation （默认二 15%）和Friction Angle （默次=15 degrees）.对结束当前的循环可能是有用的如果这是最终的分析，我不太赞成使用该方法。（建议改变 程序配置来替代该方法）frcoreEX

32、PRESS - Rf$OtST5 NONOMEAP CON xEcwKn?:TdfilCw:E】RdgSha Stop Thu Rtitari: CharaFadDn rabiancatBriRaiha 5iKxOPTICfIS.ONOFFSTATUS:Nedrow .313Narlr-Mr Reskri OiannDocon-fednninteractNon COTAM 占“11如 Q15幺如呵b vaion 15Mng force njiofer 1DaUJlVu6llTERGRAPH Intergraph 2015- ManMOEExp Sp3_aNode 24P+Y8Limit Sio

33、pNode 4A+Y 8LimitS20P2015一 ISTTERGRAPHllTERGRAPH Intergraph 2015Load Cases0Node 240：+Y &Limit StopLIL2L3l7Node 40:+Y&mit StopYAD1*T1-P1VAD1*T1*P1*HVMD2*T2*P1*H 7i03tT3PltH 7*04tT4-PltHStress Type HGRHGROftOft0FOPESUSIhfTERGRAPH四个操作态:个泵备用其他都是工作的 Intergraph 2015对比两种方法的结果:Interactive & PresetllTERGRAPH

34、 Intergraph 2015llTERGRAPH Intergraph 2015ExcelllTERGRAPH Intergraph 2015改变摩擦容许值在分析过程中改变容许值：对生成供查看的结果,可能很有帮助当容许值有所改变,结果是敏感0勺(哪次迭代？)当新的工况开始计算时，容许值恢复到默认值(configuration)改变默认容许值：提供了一个恒定的解决方法(见上面)改变摩擦容许值不能解决之前描述的Active/lnactive支撑的问题在确定摩擦容许值之前，需要单独解决支撑(Active/lnactive supports)不收敛问题llTERGRAPH Intergraph 2

35、015当CAESAR II出现不收敛的情况不要慌张确认你的载荷工况在O线性求值下是合理的 包含自重不要单独评估偶然荷载通过减少日线性特征得到结果评估由于増加线性条件而产生0勺（可能）误差llTERGRAPH Intergraph 2015总结通过模型进行巧妙地处理使之产生输出结果评估变化带来M影响在多数工况下，对与模型的准确性并没有太大的影响确保改变是透明化的些简单的改变易于控制建议的修改I顶序单一加约束改删融约束有间隙的约束改成间隙为o或者完全放开（间隙闭合需对彳诲进行设置）摩標力o Ata single restraint单一约束o For a Load Case载荷工况o Tolerance as a Configuration setting酉濾文件容许值的设置o Tolerance in the analysis processor分忻过程中容许值的设置模型调整后,需要对修改的地方进行文件记录llTERGRAPH Intergraph 2015FAILURE TO LAUNCHQuestions / Comments?FAILURE TO LAUNCHThank You