利用Abaqus后处理功能对作业进行故障诊断

许多新人在使用Abaqus进行分析时，喜欢直接提交Job进行分析，容易忽视模型的调试工作。如果求解能正常进行，一切皆好；一旦求解过程中出现Error，这时候新人经常表现为无所适从，不知道从何下手来解决问题。对于接触分析，更容易出现求解的收敛问题，由于过约束、刚体运动等问题，往往造成收敛困难。本文主要讲述如何善用Abaqus的后处理功能，帮助我们对接触分析的Job进行诊断。

当求解时的某一增量步下出现不收敛或者收敛困难时，这时候可以来到Abaqus后处理模块，从Tool进入Job Diagnostics界面（如图1），对模型的残余力、接触状态等进行诊断。

图1  Job Diagnostics界面

从上图中可以看出Step 3的Increment 6存在收敛困难（在Job History中存在红色的感叹号），因此，我们可以观察该增量不下的残余力、接触状态等细节信息。

图2 模型的残余力信息

图3 模型的接触状态信息

如上图2所示为模型的残余力信息，图3所示为模型的接触状态信息，这些信息方便了我们对模型进行可视化的诊断。如图3中的接触力误差为-4184.85，大于图2中的平均时间力3137.32，可以判断出PART-1-1节点363的接触非协调过大。

但是对于一个复杂的模型（包含很多接触），很多时候在第一个增量步就很难收敛，即使将初始增量步设置得很小，还是不能收敛。这时Job Diagnostics就无法使用了，因为模型的结果中不包含上述任何信息。这时，我们需要留意求解时的Warning和Error信息，同样也可以使用Abaqus的后处理帮助我们进行可视化诊断。

遇到一个复杂的模型，不要急切的提交计算，可以先尝试进行Data Check，求解器在检查模型的过程中就会生成上述Warning或Error信息。如下图4所示Monitor窗口中的Warning信息，例如其中包含很多从面上的节点没有调整到主面的警告信息，Abaqus会自动将这些警告的节点放在一个名叫WarnNodeAdjust的节点集中。如果某些地方的单元质量不合格，Abaqus也会自动将这些单元放在一个名叫WarnElemDistorted的单元集中。

图4 Monitor窗口中的Warning信息

这时，点击Result进入后处理模块，在Display Group工具中就可以方便的查看这些警告节点或单元了，如图5所示。激活高亮显示选项，就可以在图形窗口中高亮显示这些节点，通过观察这些节点的位置，判断是否会对分析产生影响：如模型有初始间隙，设置的调整容差太小，造成Tie约束（或循环对称约束）中从面的节点没有找到主面，从而可能引起欠约束（刚体运动），这时候可以修改模型或者适当的增加容差来解决该问题；如调整容差过大，将不该调整的从面节点调整到主面上了，造成了单元的扭曲、质量低下等对求解造成影响；如某些面的边定义了接触又定义了位移边界条件，造成了过约束；如某些单元忘记赋予了材料、截面属性等，都可以利用该功能，快速地在图形窗口中找到。

图5  Display Group工具

总结：Abaqus后处理中提供了方便的可视化诊断手段，方便用户快速地找到问题的所在，并据此作出修正方案，提高了模型的纠错能力和纠错效率。

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