sap线性与非线性的比较
从某种角度来讲,索的非线性问题计算结果不收敛,就等于劳而无获。所以一定要将结果在保证精度下,调为收敛。从荷载作用方式角度,非线性问题分为静力非线性和动力非线性。
静力非线性收敛问题
初始条件(Initial Condition) :初始条件选为零,这就意味着索初始应力为零,索很柔。这种情况下,在此基础之上的工况分析,就很难收敛;如果给索一点初应力(施加应变或降低温度),使索具有一定的初始刚度,再以此应力为初始条件进行工况分析,计算速度就大有提高。但是会与零初始条件计算结果有一定差别,这需要变动初应力和工况荷载进行反复试算。
荷载的施加(Load Application) :这里只讨论载控制(程序默认),在这种情况下,注意节点监测位移(monitored displacement)(迭代过程中,对此节点位移容差进行判断)可以自己选择;如果在水平荷载作用下,选择结构顶点和离地面较低点,一般前者收敛速度会慢(带有索的的结构会明显感觉到这一点),如果将监测位移的节点选择在索上,那就更慢(此时,因为有索,一般把P-delta+大变形打开;在竖向荷载下,只要不选择为索的节点,差别不大。
非线性参数(Nonlinear Parameters):
(1)几何非线性参数。这个就是按照“无”、“P-delta”和“P-delta+大变形”顺序收敛速度减慢,有索的结构体系也应该选择“P-delta+大变形”。
(2)求解控制参数。如果默认参数情况下,不能够收敛,先不要改变收敛容差,先将最大总步、最大空步和每步最大迭代次数加大,一般情况下,都可以得到收敛的结果;否则,改变收敛容差,一般不小于5.0E-3。
动力非线性直接积分法收敛问题
SAP2000动力分析方法有四种:
(1)线性振型叠加法,是大多数教材里讲到的振型叠加法,它只适用于线性结构。
(2)非线性振型叠加法,针对于结构中加有非线性单元(粘弹、粘滞、摩擦、阻尼单元、隔
震支座)的一种快速非线性解法(FNA),它适用于结构本身必须是线性的,非线性单
元里的刚度可以为非线性(例如:考虑屈服刚度的隔震支座)的结构体系。
(3)线性直接积分法,如果结构在和整个荷载作用过程中均表现出线性,可以选用该方
法。
(4)非线性直接积分法, 如果结构或结构中的一部分结构(例如:索)体现非线性,选
用该方法,这种方法就是算速度慢,甚至难以得到收敛结果。下面是关于该方法参数
问题:
初始条件(Initial Condition) :与静力
非线性同。
积分方法 (Time Integration): 首选Hilber-Hughes-Taylor方法(容易收敛),该方法中的alpha不得小于-1/3 。需要将alpha值逐渐变大,保证选择不同alpha值时的计算结果相差不大;需要指出的是方法中theta并不是只要大于1.37就能保证无条件稳定。分析表明,当 theta>1.5时算法才是无条件稳定的(王光远院士在译克拉夫的第二版结构动力学时有此注解,见此书P258,我曾经计算一个比较大的带索的模型,发现确实如此,不过Wilson教授现在也不推荐使用这种方法)。
非线性参数(Nonlinear Parameters):
(1)几何非线性参数。与静力非线性同。
(2)求解控制参数。最大子步长(最大积分步长),对于几何非线性而言,收敛性对它极为敏感,调试相对小的积分步长,保证计算结果收敛;最小积分步长,程序最开始选择最大积分步长来计算,当不收敛时会将步长减小,如果减小到最小积分步长还不收敛,则该时程计算中止;每步的迭代次数,可以适当加大,试探是否能够收敛;一般而言,收敛容差取得较小,越容易收敛。采用HHT直接积分方法计算结构动力响应,需要满足以下条件才可得到精度较高解.但对于大型带有索的结构的时程分析,尤其是计算时间很长的情况下,虽然较小的容差使得计算开始收敛很快,但由于误差积累,导致后面不能够收敛(被迫中止计算)。如果采用更小的收敛容差,虽然开始收敛相对较慢,但由于误差积累较小,能够保证计算到底。
sap线性与非线性的比较
从某种角度来讲,索的非线性问题计算结果不收敛,就等于劳而无获。所以一定要将结果在保证精度下,调为收敛。从荷载作用方式角度,非线性问题分为静力非线性和动力非线性。
静力非线性收敛问题
初始条件(Initial Condition) :初始条件选为零,这就意味着索初始应力为零,索很柔。这种情况下,在此基础之上的工况分析,就很难收敛;如果给索一点初应力(施加应变或降低温度),使索具有一定的初始刚度,再以此应力为初始条件进行工况分析,计算速度就大有提高。但是会与零初始条件计算结果有一定差别,这需要变动初应力和工况荷载进行反复试算。
荷载的施加(Load Application) :这里只讨论载控制(程序默认),在这种情况下,注意节点监测位移(monitored displacement)(迭代过程中,对此节点位移容差进行判断)可以自己选择;如果在水平荷载作用下,选择结构顶点和离地面较低点,一般前者收敛速度会慢(带有索的的结构会明显感觉到这一点),如果将监测位移的节点选择在索上,那就更慢(此时,因为有索,一般把P-delta+大变形打开;在竖向荷载下,只要不选择为索的节点,差别不大。
非线性参数(Nonlinear Parameters):
(1)几何非线性参数。这个就是按照“无”、“P-delta”和“P-delta+大变形”顺序收敛速度减慢,有索的结构体系也应该选择“P-delta+大变形”。
(2)求解控制参数。如果默认参数情况下,不能够收敛,先不要改变收敛容差,先将最大总步、最大空步和每步最大迭代次数加大,一般情况下,都可以得到收敛的结果;否则,改变收敛容差,一般不小于5.0E-3。
动力非线性直接积分法收敛问题
SAP2000动力分析方法有四种:
(1)线性振型叠加法,是大多数教材里讲到的振型叠加法,它只适用于线性结构。
(2)非线性振型叠加法,针对于结构中加有非线性单元(粘弹、粘滞、摩擦、阻尼单元、隔
震支座)的一种快速非线性解法(FNA),它适用于结构本身必须是线性的,非线性单
元里的刚度可以为非线性(例如:考虑屈服刚度的隔震支座)的结构体系。
(3)线性直接积分法,如果结构在和整个荷载作用过程中均表现出线性,可以选用该方
法。
(4)非线性直接积分法, 如果结构或结构中的一部分结构(例如:索)体现非线性,选
用该方法,这种方法就是算速度慢,甚至难以得到收敛结果。下面是关于该方法参数
问题:
初始条件(Initial Condition) :与静力
非线性同。
积分方法 (Time Integration): 首选Hilber-Hughes-Taylor方法(容易收敛),该方法中的alpha不得小于-1/3 。需要将alpha值逐渐变大,保证选择不同alpha值时的计算结果相差不大;需要指出的是方法中theta并不是只要大于1.37就能保证无条件稳定。分析表明,当 theta>1.5时算法才是无条件稳定的(王光远院士在译克拉夫的第二版结构动力学时有此注解,见此书P258,我曾经计算一个比较大的带索的模型,发现确实如此,不过Wilson教授现在也不推荐使用这种方法)。
非线性参数(Nonlinear Parameters):
(1)几何非线性参数。与静力非线性同。
(2)求解控制参数。最大子步长(最大积分步长),对于几何非线性而言,收敛性对它极为敏感,调试相对小的积分步长,保证计算结果收敛;最小积分步长,程序最开始选择最大积分步长来计算,当不收敛时会将步长减小,如果减小到最小积分步长还不收敛,则该时程计算中止;每步的迭代次数,可以适当加大,试探是否能够收敛;一般而言,收敛容差取得较小,越容易收敛。采用HHT直接积分方法计算结构动力响应,需要满足以下条件才可得到精度较高解.但对于大型带有索的结构的时程分析,尤其是计算时间很长的情况下,虽然较小的容差使得计算开始收敛很快,但由于误差积累,导致后面不能够收敛(被迫中止计算)。如果采用更小的收敛容差,虽然开始收敛相对较慢,但由于误差积累较小,能够保证计算到底。