引言

在工程结构分析中,若结构比较复杂,如单元节点在百万甚至千万量级,分析类型包含较多的非线性,如弹塑性、大变形和接触等因素,则会产生两个问题:收敛问题和分析时间较长的问题,分析参数的设置和载荷都会影响收敛性,调收敛性是工程师十分头疼的问题之一。如果改变参数或载荷进行重新分析,则分析时间太长,效率太低,那么有没有一个方法可以在出现不收敛时,暂停分析,待分析参数或载荷改变后继续分析呢?

 

当一个分析已经完成,若此时因为设计和实际情况发生改变需要增加载荷种类或延长载荷的时间历程,如何才能避免重新分析而在前一个分析结束时继续分析呢?

 

当一个分析的输入事先并不能完全确定,而是根据结构响应而实时变化,如何才能在分析过程中间暂停,提取结果进行处理后,确定下一次分析的输入呢?

 

ANSYS提供了一个重启动(RESTART)分析功能,可以解决以上问题。

 

重启动分类

一般分为单框架重启动和多框架重启动,在高版本(如15.0及以上)的ANSYS中,已经取消了单框架而只保留了多框架重启动。

 

如果分析程序结束以后,尚且需要在此状态下继续加载等进行分析,则需要单框架重启动;若在非线性分析中,我们需要在某一个载荷步的某一个子步状态下进行分析,则就需要多框架重启动。

 

需要满足的条件

线性或非静力(准静态)结构(不包括断裂分析)和瞬态结构(完全法和模态叠加法)、热分析、热-结构、2D磁场谐响应分析;

初始分析时,至少完成一个迭代步,即需要.RDB文件;

不能因为系统崩溃或者强制退出而中断分析;

初始分析和重启分析的软件版本必须一致;

 

单框架重启动需要如下文件:

Jobname.db文件必须在solve命令结束后立刻保存,如果是因为非线性分析而中断,则文件是自动保存的,如果分析为基于模态叠加的时域分析时,无法重启动;

Jobname.EMAT,如果单元矩阵文件存在则需要保存;

Jobname.ESAV,单元数据文件,如果因为出现不收敛,如位移超出限值等时,需要删除此文件,用Jobname.OSAV文件替代;

结果文件并不是必须的,重启动分析的结果文件会追加到结果文件中;

如果分析为基于模态叠加的时域分析时,Jobname.RDSP文件是必须的。

 

多框架重启动需要如下文件:

Jobname.RDB文件,在第一个载荷步第一个子步完成后自动保存,提供了包括初始条件的完整分析描述,并且不随着重启分析次数的变化而变化。在第一次solve命令之后定义的参数是不会保存在Jobname.RDB文件中的,如果在第一次solve命令以后定义了参数,则需要通过parsav命令保存参数,然后在restart分析中的solve之前用parres命令恢复参数;

Jobname.LDHI文件,该文件记录了载荷时域数据以及每一个载荷步的载荷和边界条件信息,目的就是在重启动分析开始时,从此文件读取相应载荷步的载荷和边界条件;

Jobname.Rnnn文件,对于非线性静力和完全瞬态分析,此文件包括了指定载荷步的子步状态下的单元记录和求解命令等信息,分析要求在此子步下时收敛的,如果不收敛,则会保存前一次收敛的结果;

Jobname.Mnnn文件,基于模态叠加法的瞬态时域分析,包括了单个子步下的模态位移、速度和加速度信息。

 

重启动分析的一些限制条件

在重启动分析过程中,不能改变材料属性和单元;

KUSE命令被禁止,新刚度矩阵和.L22文件重新生成;

.Rnnn文件不包括单元生死命令EKILL和EALIVE,如果需要,则在重启动分析过程中再次运行以上2个命令;

.RDB文件只包括第一个载荷步的第一个载荷子步结束时系统的状态信息,在此之后定义的一切信息,尤其是APDL定义的参数等信息都不会被保存,需要在重启动分析过程中再次定义,当然,也可以用parsav命令保存,然后再重启动分析过程中用parres恢复参数,此问题也会出现在改变单元实常数的情况,即R命令要放在重启动分析过程中;

重启动分析的子步数不能大于9999;

不支持使用弧长法(ARCLEN)的多框架重启;

因为载荷和边界条件信息都记录在.LDHI文件中,是在节点上的而不是在几何模型上的,所有要删除这些载荷和边界就必须直接在节点上进行删除;

在重启动分析过程中,不能使用save命令保存db文件;

不能用嵌套的do循环;

需要用solve命令初始化重启动时候的状态,包括如下三个过程:

恢复数据库文件.RDB;

读入载荷和边界条件信息文件.LDHI;

恢复求解命令和状态信息文件.Rnnn或者基于模态叠加法的瞬态分析文件.Mnnn,然后在antype后,可以对载荷边界和求解命令等做出相应的修改来覆盖之前的设置。

 

最后

本文主要讨论了在ANSYS中进行重启动分析的条件以及注意事项,下文主要讨论具体的实现过程。