Abaqus静力学与动力学分析收敛问题总结

Abaqus在静力学分析中，对静态平衡问题进行迭代求解时极易出现计算的不收敛问题，而显示算法基于动力学方程，不需要进行平衡迭代，当时间步长很小时，只要网格不存在严重扭曲，波速比控制好，一般不存在收敛问题。解决不收敛问题需要一步一步排查，一般有以下几种方法：

1.    根据软件报错信息排查不收敛的原因：

若刚开始计算就出现不收敛问题，可能原因有：单位没有统一、网格报错、边界条件约束不足、接触不当、初始载荷过大、初始应力导致的材料塑性，可以根据提示信息找出报错位置进行修改。

若在模型计算中后期才出现不收敛情况，查看Status文件的报错详情，然后根据已有的计算结果和模型情况进行判断。

（1）    静力学、动力学问题跑到一半出现错误最常见的是网格严重扭曲，网格严重扭曲的解决办法是查看Status文件是哪个零件网格扭曲，重新划分网格大小，或者调整网格类型；在弹塑性分析中尽量不要使用二次六面体单元，以免出现体积自锁现象。建议使用非协调单元、一次减缩积分单元和修正的二次四面体单元进行分析。

（2）    动力学问题跑到一半出现错误最常见的还有波速比超过1.00，解决方法是调整网格大小，以获得更高的网格质量；调整质量缩放，适当放小质量缩放系数。

2.    常见解决不收敛问题的方法：

（1）调整时间增量步长，默认时间增量步长如下图所示，当遇到高度非线性问题时，由于迭代次数不够用可能导致不收敛，因此分析时可以根据需要适当增加最大增量步数，一般可以将最大增量步数设置为10000，适当减小增量步大小，将初始增量步设置为0.1或者0.01，将最小增量步设置为1e-7,最大增量步设置为0.1。

（2）合理设置自动稳定解决不收敛问题

自动稳定的本质是引入粘性规划系数提高收敛性能，使得刚度矩阵中具有接近零或是负的特征值的时候，也能够计算获得虚拟解。但是粘性系数太小、太大都不行：太小不能解决收敛性问题，太大会使得到的解不正确。虽然ABAQUS软件默认是不考虑自动稳定，但是提供了三种方案并内置了默认参数，分析时可根据具体问题选择恰当的自动稳定条件，解决计算不收敛问题（通常使用耗散能系数）。

（3）由接触引起的不收敛问题汇总

静力学接触问题是一个难点，接触分析的难点通常在于模型的收敛上。

一、刚体运动：

造成该问题的原因是由于几何误差以及网格离散等因素，部件和部件之间存在一定的间隙。分析时可能来不及建立接触关系，引起刚体运动，从而导致数值奇异而无法收敛。

解决方法是使用stabilization功能

a.      通用接触下，首先创建一个通用接触，其定义设置如下图所示：

b.     在接触对下，需要在左侧结构树下创建stabilization功能，其设置如下图所示：

二、初始穿透：

由于几何误差和网格离散等因素，导致部件和部件之间存在一定的穿透，解决办法是调整从面节点到主面上，排除穿透现象，如下图所示，该调整是无应变的：

通用接触下：

接触对下：

三、过盈配合：

有时接触存在穿透，但是穿透是需要的，用于模拟过盈配合，这时不能采用上述无应变调整，解决办法是在接触定义中定义为过盈，如下图所示：

通用接触下：

接触对下：

注意接触对中的过盈不能在初始分析步中定义

四、摩擦系数造成的不收敛

摩擦会造成非对称矩阵，引起收敛困难。默认情况下，当摩擦系数大于0.2时，Abaqus会自动开启非对称求解器。当摩擦系数小于0.2时，可以在Step分析步中手动开启非对称求解器。

除了以上方法，可能还会遇到其他报错，需要具体问题具体分析。

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