[ ARCLEN , ARCTRM ] 《ANSYS Basic Analysis Guide》§2 2.2.2.7 求解控制对话框--设置其他高级分析选项
2.2.2.7.1 方程求解器
ANSYS的自动求解控制在大多数情况下，激活稀疏矩阵直接求解器( EQSLV ，SPARSE)。这是缺省的求解器，除了在子结构分析的生成步骤外(这时用波前直接求解器)。其他选项包括波前直接求解器和PCG求解器。对于实体单元(如SOLID92或SOLID45)，使用PCG求解器可能更快，尤其是在三维模型中。 如果用户采用PCG求解器，可以考虑用 MSAVE 命令降低内存应用。 MSAVE 命令对于线性材料特性的SOLID92单元，触发单元方法。为了应用这一命令，必须是小应变( NLGEOM ,OFF)静力或完全瞬态分析。模型中不符合上述条件的其他部分，应用总体集成刚度矩阵来求解。对于符合上述条件的模型部分，用 MSAVE ,ON 可能可节省70%的内存，但求解时间可能增加，这与计算机的配置和CPU速度有关。
与ANSYS中的迭代求解器不同，稀疏矩阵求解器是一个强大的求解器。虽然PCG求解器能够求解不定矩阵方程，但在它碰到一个病态矩阵时，如果不能收敛，求解器将迭代至指定的迭代次数后停止迭代。在发生这种问题时，它触发二分。在完成二分后，如果矩阵是良态的，求解器继续求解。最后整个非线性荷载步可以得到求解。
在结构非线性分析中，选择稀疏矩阵求解器，还是选择PCG求解器，可参照下面的建议：
1、如果是梁、壳或者梁、壳、实体结构，选择稀疏矩阵求解器； 2、如果是三维结构，而且自由度数相对较大(200000个自由度或以上)，选择PCG求解器；
3、如果问题是病态(由不良单元形状引起)，或在模型的不同区域材料特性相差巨大，或者位移边界条件不足，选择稀疏矩阵求解器。 2.2.2.8 求解控制对话框--设置其他高级荷载步选项
2.2.2.8.1 自动时间步
ANSYS的自动求解控制打开自动时间步长[ AUTOTS ，ON]。这一选项允许程序确定子步间载荷增量的大小和决定在求解期间是增加还是减小时间步(子步)长。
在一个时间步的求解完成后，下一个时间步长的大小基于四种因素预计：
在最近过去的时间步中使用的平衡迭代的数目(更多次的迭代成为时
间步长减小的原因)； 对非线性单元状态改变预测(当状态改变临近时减小时间步长)； 塑性应变增加的大小； 蠕变增加的大小。
2.2.2.8.2 收敛准则
程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则[ CNVTOL ](或者直到达到允许的平衡迭代的最大次数〔 NEQIT 〕。如果缺省的收敛准则不满意，可以自己定义收敛准则。
ANSYS的自动求解控制应用等于0.5%的力(或力矩)的L2-范数容限
(TOLER)，这对于大部分情况合适。在大多数情况下，除了进行力范数的检查外，还进行TOLER等于5%的位移L2-范数的检查。
缺省时，程序将通过比较不平衡力的平方和的平方根（SRSS）与
VALUE×TOLER的值来检查力(在包括转动自由度时，还有力矩)的收敛。 VALUE 的缺省值是所加载荷(或在施加位移时，Netwton-Raphson回复力)的SRSS，或 MINREF (其缺省为0.001)，取较大者。如果 SOLCONTROL ，OFF，则对于力的收敛， TOLER 的缺省值是0.001，而 MINREF 的缺省为1.0。
用户应当几乎总是使用力收敛检查。可以添加位移(或者转动)收敛检查。对于位移，程序将收敛检查建立在当前(i)和前面(i-1)次迭代之间的位移改变(Δu)上，Δu =u i -u i-1 。
注意 ─如果用户明确地定义了任何收敛准则[ CNVTOL ]，缺省准则将失效。因此，如果用户定义了位移收敛检查，用户将不得不再定义力收敛检查(使用多个 CNVTOL 命令来定义多个收敛准则)。
使用严格的收敛准则将提高用户的结果的精度，但以更多次的平衡迭代为代价。如果用户想紧缩(或放松－但不推荐)收敛准则，用户应当改变 TOLER 一到两个数量级。一般地，用户应当继续使用VALUE的缺省值；也就是，通过调整TOLER，而不是VALUE，来改变收敛准则。用户应当确保MINREF=0.001的缺省值在用户的分析范围内有意义。如果应用某一单位系统，使荷载变得十分小，可能需要指定较小的MINREF值。
在非线性分析中，不推荐把两个或多个不相连的结构放在一起分析，因为收敛检查试图把这些彼此不相连的结构联系起来，通常会产生不希望的残余力。
在单一和多自由度系统中检查收敛
要在单自由度系统中检查收敛，用户对这一个自由度计算出不平衡力，然后将这个值与给定的收敛准则(VALUE×TOLER)比较 (同样也可以对单自由度的位移或旋转收敛进行类似的检查)。然而，在多自由度系统中，用户也许想使用不同的比较方法。
ANSYS程序提供三种不同的矢量范数用于收敛检查：
无穷范数在用户模型中的每一个自由度处重复单－自由度检查； L1范数将收敛准则同所有自由度的不平衡力(或力矩)的绝对值的总
和相比较； L2范数使用所有自由度不平衡力(或力矩)的SRSS进行收敛检查。当
然，对于位移收敛检查，可以执行附加的L1、L2检查。 实例
对于下面例子，如果不平衡力(在每一个自由度处单独检查)小于或等于5000×0.0005(也就是2.5)，且如果位移的改变(以SRSS检查)小于或等于10×0.001(也就是0.01)，子步将认为是收敛的。 CNVTOL，F，5000，0.0005，0 CNVTOL，U，10，0.001，2
2.2.2.8.3 平衡迭代的最大次数
ANSYS的自动求解控制把NEQIT的值，根据问题的物理特性，设置为15到26次平衡迭代。应用小时间步，可减少二次收敛迭代次数。
这个选项限制了一个子步中进行的最大平衡迭代次数(如关闭求解控制，缺省=25)。如果在这个平衡迭代次数之内不能满足收敛准则，且如果自动步长是打开的[ AUTOTS ]，分析将尝试使用二分法。如果二分法是不可能的，那么，分析将或者终止，或者进行下一个载荷步，依据用户在 NCNV 命令中发出的指示。
2.2.2.8.4 预测─修正选项
如不存在梁或壳单元，ANSYS的自动求解控制设置 PRED ，ON。如果当前子步的步长大大减小，PRED将关闭。对于瞬态分析，将关闭预测选项。 对于每一个子步的第一次平衡迭代，用户可以激活自由度求解的预测。这个特点将加速收敛，且如果非线性响应是相对平滑的，它特别的有用。在包含大转动或粘弹的分析中它并不是非常有用。在大转动分析中，预测可能引起发散，因而不推荐使用。
2.2.2.8.5 线性搜索选项
ANSYS的自动求解控制，将根据需要关闭或打开线性搜索。对大多数接触问题， LNSRCH 打开。对大多数非接触问题， LNSRCH 关闭。
这个收敛增强工具用程序计算出的比例因子(具有0和1之间的值)乘以计算出的位移增量。因为线性搜索算法是用来对自适应下降选项[ NROPT ]进行的替代，如果线性搜索选项是开，自适应下降不被自动激活。不建议用户同时激活线性搜索和自适应下降。
当存在强制位移时，只有至少有一次迭代的线性搜索值为1，计算才可以收敛。ANSYS调节整个ΔU矢量，包括强制位移值，否则，除了强制自由度处以外，一个小的位移值将随处发生。直到迭代中的某一次具有1的线性搜索值，ANSYS才施加全部位移值。
2.2.2.8.6 步长缩减准则
为了更好地控制时间步长上的二分和缩减，应用[ CUTCONTROL ， Lab ,VALUE,Option]。缺省时，对于 Lab =PLSLIMIT(最大塑性应变增量极限)，VALUE设置为15%。设这么大的值，是为避免由高塑性应变引起的不必要的二分，因为高塑性应变可能是由用户并不感兴趣的局部奇异引起。对于显式蠕变(Option=0),Lab=CRPLIM(蠕变增量极限)，VALUE设置为10%。这对蠕变分析是一个合理的极限。对于隐式蠕变(Option=1),缺省为无最大蠕变准则。但是用户可以指定蠕变率控制。对于二阶动力方程，每个周期的点数(Lab=NPOINT)，缺省为VALUE=13，这样可以很小的代价获得有效精度。
2.2.3 设置附加求解选项
本节论述的选项，不出现在求解对话框中。这些选项的缺省值，一般很少需要改变。
2.2.3.1 求解控制对话框不能设置的高级分析选项
2.2.3.1.1 应力刚化效应
为了考虑屈曲、分叉行为，ANSYS在所有几何非线性分析中，包括了应力刚化。如果用户有信心放弃这种效应，则可以关闭应力刚化效应( SSTIF ，OFF)。在一些单元中，这个命令无作用，见《ANSYS Elements Reference》。 命令： SSTIF
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options
2.2.3.1.2 牛顿－拉普森选项
在存在非线性时，ANSYS的自动求解控制将应用自适应下降关闭的完全牛顿－拉普森选项。但在应用点-点，点-面接触单元的摩擦接触分析中，自适应下降功能是自动打开的（如CONTAC12、CONTAC48、CONTAC49、CONTAC52单元）。下伏接触单元需要自适应下降才能收敛。 命令： NROPT
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis Options 仅在非线性分析中使用这个选项。这个选项指定在求解期间每隔多久修改一次正切矩阵。如果用户不想采用缺省值，可以指定这些值中的一个：
· 程序选择( NROPT ,ANTO)：程序基于用户模型中存在的非线性种类选
用这些选项中的一个。需要时牛顿－拉普森方法将自动激活自适应下降。 · 完全牛顿－拉普森法( NROPT ,FULL)；程序使用完全的牛顿－拉普森方法。在这种处理方法中，每进行一次平衡迭代，就修改刚度矩阵一次。 如果自适应下降是打开(可选)，只要迭代保持稳定(也就是只要残余项减小，且没有负主对角线出现)，程序将仅使用正切刚度阵。如果在一次迭代中探测到发散倾向，程序抛弃发散的迭代且重新开始求解，应用正切和正割刚度矩阵的加权组合。当迭代回到收敛模式时，程序将重新开始使用正切刚度矩阵。对复杂的非线性问题自适应下降通常将提高程序获得收敛的能力，但它只支持《ANSYS Element Reference》中由单元输入汇总表中的“Special Features”指明的单元(见《ANSYS Element Reference》表4.n.1，其中n为单元编号)。 · 修正的牛顿－拉普森法( NROPT ,MODI)：使用修正的牛顿－拉普森方
法。在这种方法中，正切刚度矩阵在每一子步中都被修正。在一个子步