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Rock Tech

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为什么我的模型没有收敛?

Rocscience系列软件的RS2和RS3具有对岩土行业的出色分析能力,是市场上用于边坡建模和分析、地表/地下开挖等方面分析的最佳软件之一。不过,在分析2D和3D模型时,用户有时会遇到一个困难:我们的模型不会收敛。这可能有多种原因,要了解原因,请务必先了解我们所说的收敛是什么。

选择收敛标准

收敛准则建立一个合理的点,在该点上,我们可以说系统处于平衡状态(收敛),然后继续进行下一个计算步骤。使用RS2和RS3时,可以在“应力分析”选项卡下的“项目设置”中选择收敛标准。

与市场上大多数其他软件不同,RS2和RS3允许我们从三个收敛标准选项中进行选择:Absolute Energy、Square Root Energy和 Absolute Force & Energy。通常,我们建议选择一个基于“Absolute Force & Energy”的收敛准则。在此准则下,解是检查内力和外力的残余(差)以及由内应力场乘以变形所引起的系统能量的变化。如果两者均低于设定的公差水平,则认为解已收敛。检查这两个关键准则可以提高解的精度,并减少“假”收敛的机会。

为什么我的模型无法收敛,如何解决?

由于各种原因,可能会发生不收敛。我们的模型可能包含不良单元,几何形状可能过于复杂,模型可能不稳定,或者可能是其他原因。无论是什么原因,我们都可以采取几个步骤来解决问题并使系统达到平衡。

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RS2 –边界减少点数以简化边界


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RS3 –三角剖分工具可简化几何


我们建议首先从简单的几何模型清理或修复开始。RS2和RS3都包含易于使用的几何清理(RS2)和几何修复(RS3)工具,分别位于“边界”和“几何”菜单中。可以使用几何图形清理和修复工具来简化几何图形,也可以使用RS2中的简化边界工具来简化边界并减少模型中的点数。因为通常用户直接导入了数据,从而在计算中使用不必要的点数。使用清理工具减少点数将简化计算并帮助我们达到收敛。

另外,我们可能想检查是不良单元发生存在网格中。这些不良单元的出现将导致模型的计算被搁置,并使结果看起来不稳定。这并不意味着我们的模型实际上是不稳定的。这可能只是因为我们的模型失效了,因为这些不良单元造成了失效。

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RS3-显示网格质量功能可突出显示网格中的不良单元


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RS2-“Show Mesh Quality”功能可突出显示网格中的不良单元


通过检查网格质量,可以定位网格中的不良单元。转到“网格>网格设置”(Mesh>Mesh Setup)>“显示网格质量”(Show Mesh Quality)。软件将告诉我的模型包含多少不良单元,并在屏幕上突出显示这些单元。如何修复这些不良单元取决于模型,但有时可以使用几何图形清理工具来完成。

除了修复模型的特定单元外,检查所选的收敛条件是否设置为迭代和公差的默认设置也很有用。这些设置是建议使用的设置,只有在对模型执行其他分析时才应进行调整。更改这些设置可能是模型不收敛的原因,或者更糟的是,可能会导致不稳定模型的错误收敛结果。

如果在尝试了上述步骤后,仍然没有解决问题,则可能需要后退一步。许多用户喜欢直接去构建一个高级的材料模型,但这会使检查模型中可能出现问题的位置变得非常困难。我们建议从一种简单的材料(例如:弹性材料)开始,然后逐步将模型进行复杂化。

首先,从模型的一般形状和单一材料开始。然后分阶段添加复杂元素(例如:支护),并在进行过程中检查模型的质量。此过程将帮助我们准确地分离出模型不再收敛的点,并使我们便于修改这样一个更接近于能够安全计算的模型。


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