CCX 黄金准则

CCX 黄金准则#

黄金实践准则#

将有限元法应用于实际问题并非易事，尤其是在处理非线性问题时（如大变形、非线性材料行为和接触问题，统称为“三重非线性”），实现计算的收敛性更是极具挑战性。为了更好地解决这类问题，CCX提供了以下黄金实践准则：

  1. 检查网格质量：在Calculus GraphiX中检查网格质量，或者使用其他优秀的预处理器来改进网格质量

  2. 先运行线性化版本：去掉大变形（取消NLGEOM），使用线性弹性材料，并去除所有其他非线性因素，如接触。如果线性版本无法运行，非线性问题也同样无法解决。线性版本有助于检查边界条件是否正确（确保没有无约束的刚体模式），验证加载是否符合预期，并提供解的一个大致印象

  3. 使用二次单元（如 C3D10、C3D15、C3D20(R)、S8、CPE8、CPS8、CAX8、B32）：二次单元通常表现出色，大多数有限元程序采用这些标准形函数。然而，线性单元则不同，常常出现剪切锁死和体积锁死等问题。因此，大多数有限元程序会调整线性单元的标准形函数以缓解这些问题。由于没有统一的标准，每个开发人员都开发了自己的修改方案，并不一定公开，这导致使用线性单元时结果可能会有较大差异。由于 CalculiX 也使用线性单元的标准形函数，因此在使用时需要谨慎对待结果

  4. 壳单元或梁单元：使用这些单元时，请在 CalculiX 的 *NODE FILE 卡片上使用选项 OUTPUT=3D（默认设置）。这样可以在 .frd 文件中获取这些单元的扩展形式，以验证所指定的厚度是否正确。此外，还可以获得三维应力分布，这是一维/二维应力分布和内部梁力的基础。如果前者不正确，后者也会不正确

  5. 接触问题：如果在接触问题中使用了二次单元，应使用面面接触罚函数方法或摩擦方法（默认是前者）。通常，对于面面接触，面面接触罚函数方法和摩擦方法的收敛性要比点面接触算法好得多。接触类型需要在 *CONTACT PAIR 关键字中声明。注意，CCX 中的摩擦方法只能用于静态计算

  6. 内存问题：如果内存不足，请检查编号。运行问题所需的内存取决于最大节点和单元编号（但计算时间不受影响）。因此，如果发现编号中存在较大间隔，可以通过消除这些间隔来减少内存需求。此外，选择迭代法通常可以节省内存。迭代缩放方法（参见 *STATIC）所需内存少于迭代 Cholesky 方法，而迭代 Cholesky 方法所需内存又少于 SPOOLES 或 PARDISO

急救包#

如果你正在经历问题，你可以

  1. 查看屏幕输出：尤其是非线性计算的收敛信息可能指示问题的来源

  2. 查看 .sta 文件：该文件包含每个增量中获得收敛所需的迭代次数信息

  3. 查看 .cvg 文件：该文件是屏幕输出的摘要，它提供了每次迭代中接触单元的数量、残余力以及解的最大变化的快速概览（无论是否收敛）

  4. 使用 last iterations 选项：在 *NODE FILE 或类似卡片上使用 last iterations 选项。这样会生成一个名为 ResultsForLastIterations.frd 的文件，其中包含从最后一个收敛增量之后开始的所有未收敛迭代的变形（用于力计算）和温度（用于热计算）

  5. 使用 contact elements 选项：如果定义了接触，可以在 *NODE FILE 或类似卡片上使用 contact elements 选项。这会生成一个名为 jobname.cel 的文件，其中包含增量中所有迭代的所有接触单元。通过在 CalculiX GraphiX 中读取此文件，可以可视化每次迭代中的所有接触单元，从而可能找到问题的来源

  6. 段错误（segmentation fault）：如果遇到段错误，可以通过在终端窗口中输入 export CCX_LOG_ALLOC=1 来设置环境变量 CCX_LOG_ALLOC 为 1。这样运行 CalculiX 时，将获得关于代码中在哪一行分配、重新分配或释放字段的信息（默认值为 0）

  7. 对专家：如果遇到不同方程之间的依赖问题，可以通过取消 ccx_2.18.c 中 writeboun 调用前的注释并重新编译，来在每个步骤开始时打印 SPC。同时，通过取消 cascade.c 开头调用 writempc 的循环的注释并重新编译，可以在每次设置 MPC 时打印它们

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