[問題] CAE固體力學之穩態分析,無法收斂?

作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-02 18:09:44
我用的是Comsol 4.3b
是選固體力學模組
分析一個鐵塊,其中一面受10Pa壓力,然後研究選"穩態"進行分析
發現不管怎麼分析,都會不收斂,網格切越細,誤差就越大...
請問怎麼會這樣?
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-02 18:13:00
http://ppt.cc/o~HA 這是上面說的的Comsol4.3b存檔但是找特徵頻率或掃頻卻沒問題,可以分析。請問穩態不收斂,去分析特徵頻率或掃頻可嗎?
作者: gomi (勾億郎)   2014-05-03 01:01:00
奇異點?
作者: gamer   2014-05-03 01:26:00
你邊界條件怎麼設定?如果是有一面整個固定住,哪在固定面的邊上會是奇異點,應力為無窮大,你切越細,解就越逼近無窮大。由於只是應力奇異點,所以做模態並不會影響正確性。
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 01:42:00
模型是一個長方體,最大的兩個面垂直y軸,其餘的面分別垂直x和z軸,而邊界條件只有給最大的那兩個面,一個電極,一個接地。抱歉,邊界條件說錯了,是最大的那兩個面的其中一個面,給10Pa的壓力。可是我只給一個面10Pa的壓力,就只有這個邊界條件而已沒給任何固定端。
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 09:26:00
邊界條件這樣設定不對吧
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 13:04:00
請問要怎設定?忘了說,comsol內建都會幫我們設定"自由邊界條件",當我把其中一面設定壓力,那一個面的自由邊界條件就會失效。 所以嚴格來講,我的模型有一個面是壓力,其它都自由。
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 13:54:00
所以才不對 靠地面的面要設固定面
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:03:00
感謝!但是我用理論下去算的邊界都是自由耶,只有一面是壓力。
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:06:00
你怎麼算的 有計算式的過程嗎
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:09:00
我是算特徵頻率,就很簡單的偏微分方程式而已。另外,理論會假設其他面都是自由邊界的原因是實體產品的設計也都是以"盡量懸空"的方式設計,整個實體幾乎是懸空,只有一兩個固定的點,那兩個點都在實體邊緣,佔整體的面積相當的少。
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:12:00
不是少的問題 有固定點的邊界條件就是要放進去試想 如果沒有那兩個固定點 產品不就掉下去了嗎
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:13:00
可是理論就是給它自由邊界阿...,若CAE給固定,就無法跟理論比對了...
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:14:00
如果真實情況是有固定點 為何理論要忽略固定點?
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:14:00
因為總總原因...,理論無法計算到完全真實的狀況,但是會先用半真實的狀況和CAE比對,確定CAE設計的模型是對的。而且現在比較奇怪的是,"穩態分析"會發散出錯,特徵頻率跟掃頻卻可以計算? 怎會這樣!!!?
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:16:00
你邊界條件不對 怎麼會算的出來你光用靜力去分析就好
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:18:00
我是說真的,這世界上有很多理論模型,都是相當出名的,都已經套上該計算者的名字當該理論的名字了,可是
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:19:00
你有用靜力算過嗎 沒有反力 他怎麼平衡 又何來穩態
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:19:00
他理論也沒有設定固定邊界! 也是一堆業界人士拿來採用!
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:20:00
我說我真實研究很久的理論好了,力學只是最近去學了一點。 P.C.Y. Lee、R.D. Mindlin他們模型都沒固定邊界。
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:43:00
google 了一下 看起來是薄膜 我沒有接觸過薄膜但是端點不設固定點 要如何震動
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:45:00
不是薄膜,是實體。一般的異相性材料的力學就會用到張量形式的虎克定律,以及一些應變、應力的轉換,最後
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:46:00
單純以靜力的角度來看 這個實體是不可能會平衡的
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:46:00
要算特徵頻率的話,就假設解代入應變數求偏微分方程式
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 14:47:00
先不談材料 假設他是剛體就好 受力不平衡的
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 14:47:00
但是連CAE都證明特徵頻率、頻域是可以不用加固定邊界,只加一個壓力就能計算。我的疑問就是在於"為什麼能?"先猜測,穩態是跟時間有關的,而特徵頻率有算過理論的都知道,會把時間項消掉,故特徵頻率與掃頻無時間效應這只是猜測@@
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 15:37:00
假設題目是問 1+1= 多少 你在計算機上按下了 2+2=42+2的確會有結果沒錯 但是答案是不對的答案4是沒有任何意義的CAE 就像計算機 按按鈕誰都會按 但是要怎麼按才是對的這樣的邊界條件絕對是錯的 只有一力 沒有固定邊界這個物體是不會力平衡的
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 15:43:00
我也蠻認同你的講法的,只是一些著名的理論也都沒用固定邊界,也是一樣被大家給採用,這真的必須探討為什麼...?
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-03 15:44:00
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-03 15:49:00
感謝!!! 我會繼續測試!!!
作者: gamer   2014-05-04 00:25:00
原來如此,你的問題是因為模型沒固定,所以他有rigid bodymotion,力沒辦平衡。那為什麼沒有邊界條件也可以解特徵頻率,因為他本來就是解特徵根,並不需要解governing eq.。至於你說的那些理論,我相信他們一定有提出一些假設和適用的狀況。至於設不設固定邊界條件也不是重點,重點是你模型不能有鋼體運動,不然就變成動態問題,用固力的方式是找不出解的至於動態還是靜力分析那個才是正確的,這就得看你的問題到底是什麼,不先把自己要求的問題弄清楚,而只是把一堆參數輸入軟體,這叫做garbage in, garbage out.
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-04 01:20:00
感謝!!!但是怪怪的...,我用理論解特徵頻率,要用到governing eq耶...governing eq解特徵值與特徵向量,再給定邊界條件,可以計算出一些掃頻的資訊。另外,您說的"動態問題"是指"給外力後它會振動"還是"分析原本就會轉動的齒輪"?
作者: gamer   2014-05-04 14:59:00
解G.E.跟解出G.E.的特徵根是兩回事,簡化一點說,解微分方程需要積分得到方程式的形式,解特徵根只要解特徵問題即可。而有沒有固定邊界條件,基本上都可以解出特徵根和特徵向量但是當問題為靜力分析問題時,模型不固定的情況,會變成平衡方程式沒辦法滿足,缺少平衡方程式,等於缺少獨立方程式,解不出獨立變數。動態問題泛指的所有非靜力平衡問題,以你設的條件來說,一塊無拘束方塊受到壓力會怎麼樣?牛頓力學告訴我們他會往壓力的方向移動,以F=ma的加速度。所以你這樣的條件設定其實是在解動力學問題,那你用固體力學的方法去解,當然解不出來。
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-04 16:00:00
感謝!!! 那我要解的是動態問題,就是F=ma,a=u對時間微分2次,然後最後求的是u。但是comsol裡面好像沒有分動態跟靜態@@ansys好像有分"靜態結構"跟"動態"這兩種分析另外,對於comsol來說,固體力學應該跟"靜態問題"無關固體力學就只是"固體"的"力學"而已@@
作者: largesperm (reindeer)   2014-05-04 20:47:00
你現在設定的條件是 非穩態 非力平衡你用力平衡的方法去解 當然解不出來如果你要解的是動態問題 那你就不能用穩態的方式去解要用暫態的方式去解暫態比穩態要花的時間會很多 穩態只要一次收斂就收工暫態每一個 step 都要收斂 才能進行下一步comsol 一定會有穩態跟暫態兩種方法
作者: candy88257 (阿泰斯)   2014-05-04 22:12:00
comsol3.5有暫態可以選,4.0以後好像就沒那個選項了4.0以後的暫態應該就是"時間相依",分析一段時間,看每秒的暫態資訊。非常感謝各位高手幫助!!!特徵頻率跟掃頻跟時間無關,故模型沒有靜力平衡應該沒差。

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