ANSYS仿真小知识系列：收敛问题解析

       有限元分析中的收敛性问题是指在进行离散化分析时，当所使用的离散元素的数量逐渐增加时，分析结果是否趋于稳定和准确的问题或者说结果是否逐渐接近真实的物理行为。如果存在收敛性问题，可能会出现以下情况：随着元素数量的增加，结果不断波动、不稳定，而不趋于稳定值；增加元素数量后，结果可能发散，获得的答案无意义；收敛速度慢，需要大量的计算资源才能获得准确的结果。

解决有限元分析中的收敛性问题通常涉及以下方法：

1.   增加网格密度：增加网格的数量和密度，更精细地划分模型。可能会提高结果的准确性，但也会增加计算成本。

2.   采用自适应网格：使用自适应网格划分方法，根据需要在关键区域增加网格密度，以便更好地捕捉局部行为。

3.   改进元素类型：选择适当的元素类型，以更好地匹配实际几何形状和物理行为。

4.   使用更高阶元素：使用高阶元素，如高阶六面体单元或高阶壳单元，以提高结果的精度。

5.   改进材料模型：确保所使用的材料模型能够准确反映物质的真实行为，包括材料的非线性、弹塑性等性质。

        其中需要特别注意超弹性材料，超弹性材料会表现出不可压缩或接近不可压缩的状态，不能产生体积变形，这就是体积自锁。当泊松比>0.475时，体积弹性模量K区域无穷大，会导致体积自锁，无法收敛。其中，泊松比是材料的一个力学参数，定义为横向应变与纵向应变的比值，也叫横向应变系数。

        解决的办法为：

       选择正确的材料本构方程；使用缩减积分，减少积分点；使用混合U—P技术（杂交单元技术）；可以插入体积相容公差值（Solc）与杂交单元混合使用；对于不可压缩材料可适当的减小泊松比。

6.   收敛检查：进行网格独立性和收敛性检查，通过逐步增加网格密度并比较结果，以确定是否已达到收敛。

7.   网格质量：确保网格质量良好，网格质量最好>0.75，不然可能导致数值不稳定性。

8.   考虑边界条件：确保正确施加边界条件，不正确的边界条件可能导致收敛问题。