作者candy88257 (阿泰斯)
看板Cad_Cae
標題[問題] CAE固體力學之穩態分析，無法收斂?
時間Fri May 2 18:09:44 2014
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?
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2F：→ candy88257:但是找特徵頻率或掃頻卻沒問題，可以分析。 05/02 18:29
3F：→ candy88257:請問穩態不收斂，去分析特徵頻率或掃頻可嗎？ 05/02 18:45
4F：→ gomi:奇異點? 05/03 01:01
5F：推 gamer:你邊界條件怎麼設定? 05/03 01:26
6F：→ gamer: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 05/03 01:28
7F：→ gamer:為無窮大，你切越細，解就越逼近無窮大。 05/03 01:28
8F：→ gamer:由於只是應力奇異點，所以做模態並不會影響正確性。 05/03 01:29
9F：→ candy88257:模型是一個長方體，最大的兩個面垂直y軸，其餘的面分別 05/03 01:42
10F：→ candy88257:垂直x和z軸，而邊界條件只有給最大的那兩個面，一個 05/03 01:42
11F：→ candy88257:電極，一個接地。 05/03 01:42
12F：→ candy88257:抱歉，邊界條件說錯了，是最大的那兩個面的其中一個面 05/03 01:43
13F：→ candy88257:，給10Pa的壓力。 05/03 01:44
14F：→ candy88257:可是我只給一個面10Pa的壓力，就只有這個邊界條件而已 05/03 01:45
15F：→ candy88257:沒給任何固定端。 05/03 01:45
16F：推 largesperm:邊界條件這樣設定不對吧 05/03 09:26
17F：→ candy88257:請問要怎設定？ 05/03 13:04
18F：→ candy88257:忘了說，comsol內建都會幫我們設定"自由邊界條件"，當 05/03 13:38
19F：→ candy88257:我把其中一面設定壓力，那一個面的自由邊界條件就會 05/03 13:39
20F：→ candy88257:失效。 所以嚴格來講，我的模型有一個面是壓力，其它都 05/03 13:39
21F：→ candy88257:自由。 05/03 13:40
22F：推 largesperm:所以才不對 靠地面的面要設固定面 05/03 13:54
23F：→ candy88257:感謝！但是我用理論下去算的邊界都是自由耶，只有一面 05/03 14:03
24F：→ candy88257:是壓力。 05/03 14:03
25F：推 largesperm:你怎麼算的 有計算式的過程嗎 05/03 14:06
26F：→ candy88257:我是算特徵頻率，就很簡單的偏微分方程式而已。 05/03 14:09
27F：→ candy88257:另外，理論會假設其他面都是自由邊界的原因是實體產品 05/03 14:10
28F：→ candy88257:的設計也都是以"盡量懸空"的方式設計，整個實體幾乎是 05/03 14:11
29F：→ candy88257:懸空，只有一兩個固定的點，那兩個點都在實體邊緣， 05/03 14:11
30F：→ candy88257:佔整體的面積相當的少。 05/03 14:11
31F：推 largesperm:不是少的問題 有固定點的邊界條件就是要放進去 05/03 14:12
32F：→ largesperm:試想 如果沒有那兩個固定點 產品不就掉下去了嗎 05/03 14:12
33F：→ candy88257:可是理論就是給它自由邊界阿...，若CAE給固定，就無法 05/03 14:13
34F：→ candy88257:跟理論比對了... 05/03 14:13
35F：→ largesperm:如果真實情況是有固定點 為何理論要忽略固定點? 05/03 14:14
36F：→ candy88257:因為總總原因...，理論無法計算到完全真實的狀況，但是 05/03 14:14
37F：→ candy88257:會先用半真實的狀況和CAE比對，確定CAE設計的模型是對 05/03 14:15
38F：→ candy88257:的。 05/03 14:15
39F：→ candy88257:而且現在比較奇怪的是，"穩態分析"會發散出錯， 05/03 14:16
40F：→ candy88257:特徵頻率跟掃頻卻可以計算? 怎會這樣!!!? 05/03 14:16
41F：推 largesperm:你邊界條件不對 怎麼會算的出來 05/03 14:16
42F：→ largesperm:你光用靜力去分析就好 05/03 14:17
43F：→ candy88257:我是說真的，這世界上有很多理論模型，都是相當出名的 05/03 14:18
44F：→ candy88257:，都已經套上該計算者的名字當該理論的名字了，可是 05/03 14:18
45F：推 largesperm:你有用靜力算過嗎 沒有反力 他怎麼平衡 又何來穩態 05/03 14:19
46F：→ candy88257:他理論也沒有設定固定邊界! 也是一堆業界人士拿來採用! 05/03 14:19
47F：→ largesperm:ok 那你給我理論模型的名字 05/03 14:19
48F：→ candy88257:我說我真實研究很久的理論好了，力學只是最近去學了 05/03 14:20
49F：→ candy88257:一點。 P.C.Y. Lee、R.D. Mindlin 05/03 14:21
50F：→ candy88257:他們模型都沒固定邊界。 05/03 14:21
51F：推 largesperm:google 了一下 看起來是薄膜 我沒有接觸過薄膜 05/03 14:43
52F：→ largesperm:但是端點不設固定點 要如何震動 05/03 14:44
53F：→ candy88257:不是薄膜，是實體。一般的異相性材料的力學就會用到 05/03 14:45
54F：→ candy88257:張量形式的虎克定律，以及一些應變、應力的轉換，最後 05/03 14:46
55F：推 largesperm:單純以靜力的角度來看 這個實體是不可能會平衡的 05/03 14:46
56F：→ candy88257:要算特徵頻率的話，就假設解代入應變數求偏微分方程式 05/03 14:46
57F：→ largesperm:先不談材料 假設他是剛體就好 受力不平衡的 05/03 14:47
58F：→ candy88257:但是連CAE都證明特徵頻率、頻域是可以不用加固定邊界， 05/03 14:47
59F：→ candy88257:只加一個壓力就能計算。 05/03 14:48
60F：→ candy88257:我的疑問就是在於"為什麼能?" 05/03 14:48
61F：→ candy88257:先猜測，穩態是跟時間有關的，而特徵頻率有算過理論的 05/03 14:51
62F：→ candy88257:都知道，會把時間項消掉，故特徵頻率與掃頻無時間效應 05/03 14:52
63F：→ candy88257:這只是猜測@@ 05/03 14:52
64F：推 largesperm:假設題目是問 1+1= 多少 你在計算機上按下了 2+2=4 05/03 15:37
65F：→ largesperm:2+2的確會有結果沒錯 但是答案是不對的 05/03 15:37
66F：→ largesperm:答案4是沒有任何意義的 05/03 15:38
67F：→ largesperm:CAE 就像計算機 按按鈕誰都會按 但是要怎麼按才是對的 05/03 15:38
68F：→ largesperm:這樣的邊界條件絕對是錯的 只有一力 沒有固定邊界 05/03 15:39
69F：→ largesperm:這個物體是不會力平衡的 05/03 15:39
70F：→ candy88257:我也蠻認同你的講法的，只是一些著名的理論也都沒用 05/03 15:43
71F：→ candy88257:固定邊界，也是一樣被大家給採用，這真的必須探討 05/03 15:43
72F：→ candy88257:為什麼...? 05/03 15:43
74F：→ candy88257:感謝!!! 我會繼續測試!!! 05/03 15:49
75F：推 gamer:原來如此，你的問題是因為模型沒固定，所以他有rigid body 05/04 00:25
76F：→ gamer:motion，力沒辦平衡。 05/04 00:25
77F：推 gamer: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 05/04 01:02
78F：→ gamer:徵根，並不需要解governing eq.。 05/04 01:05
79F：推 gamer: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 05/04 01:09
80F：→ gamer: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 05/04 01:10
81F：→ gamer: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 05/04 01:11
82F：→ gamer: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 05/04 01:12
83F：→ gamer: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 05/04 01:12
84F：→ gamer:軟體，這叫做garbage in, garbage out. 05/04 01:13
85F：→ candy88257:感謝!!!但是怪怪的...，我用理論解特徵頻率，要用到 05/04 01:20
86F：→ candy88257:governing eq耶... 05/04 01:20
87F：→ candy88257:governing eq解特徵值與特徵向量，再給定邊界條件， 05/04 01:22
88F：→ candy88257:可以計算出一些掃頻的資訊。 05/04 01:23
89F：→ candy88257:另外，您說的"動態問題"是指"給外力後它會振動"還是 05/04 01:26
90F：→ candy88257:"分析原本就會轉動的齒輪"? 05/04 01:26
91F：推 gamer: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 05/04 14:59
92F：→ gamer: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。 05/04 15:00
93F：→ gamer: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 05/04 15:01
94F：→ gamer: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 05/04 15:02
95F：→ gamer: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 05/04 15:02
96F：→ gamer:不出獨立變數。 05/04 15:03
97F：→ gamer: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 05/04 15:04
98F：→ gamer: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 05/04 15:05
99F：→ gamer: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 05/04 15:06
100F：→ gamer:動力學問題，那你用固體力學的方法去解，當然解不出來。 05/04 15:06
101F：→ candy88257:感謝!!! 那我要解的是動態問題，就是F=ma， 05/04 16:00
102F：→ candy88257:a=u對時間微分2次，然後最後求的是u。 05/04 16:00
103F：→ candy88257:但是comsol裡面好像沒有分動態跟靜態@@ 05/04 16:01
104F：→ candy88257:ansys好像有分"靜態結構"跟"動態"這兩種分析 05/04 16:01
105F：→ candy88257:另外，對於comsol來說，固體力學應該跟"靜態問題"無關 05/04 16:04
106F：→ candy88257:固體力學就只是"固體"的"力學"而已@@ 05/04 16:05
107F：推 largesperm:你現在設定的條件是 非穩態 非力平衡 05/04 20:47
108F：→ largesperm:你用力平衡的方法去解 當然解不出來 05/04 20:47
109F：→ largesperm:如果你要解的是動態問題 那你就不能用穩態的方式去解 05/04 20:50
110F：→ largesperm:要用暫態的方式去解 05/04 20:50
111F：→ largesperm:暫態比穩態要花的時間會很多 穩態只要一次收斂就收工 05/04 20:52
112F：→ largesperm:暫態每一個 step 都要收斂 才能進行下一步 05/04 20:53
113F：推 largesperm:comsol 一定會有穩態跟暫態兩種方法 05/04 21:02
114F：→ candy88257:comsol3.5有暫態可以選，4.0以後好像就沒那個選項了 05/04 22:12
115F：→ candy88257:4.0以後的暫態應該就是"時間相依"，分析一段時間，看 05/04 22:13
116F：→ candy88257:每秒的暫態資訊。 05/04 22:14
117F：→ candy88257:非常感謝各位高手幫助!!! 05/04 22:23
118F：→ candy88257:特徵頻率跟掃頻跟時間無關，故模型沒有靜力平衡應該沒 05/04 22:24
119F：→ candy88257:差。 05/04 22:25