问题描述:
数值控制参数中的逐步误差减小法有什么作用?
解答:
土体屈服或大变形后,初始内力无法抵消外力,就产生不平衡力,这是所有非线性迭代求解的起点。对于每个计算步,系统需要满足:
K·Δu=Funb
在非线性分析中,如果一次性把全部不平衡力 Funb 加进去,刚度矩阵会因剧烈塑性变形而失真,导致发散。因此,程序计算时把总荷载或当前不平衡力拆成多个子步 δF,逐级加载。
“逐步误差减小法”的原理是在计算初期将初始容许误差增加 10 倍,然后到该阶段结束时,线性减小到由容许误差参数定义的误差。因此,当使用默认误差 0.01 时,计算将以 0.1 开始计算并以 0.01 结束。
非线性分析在整个计算过程中每一步都强制执行严格的容差并不是必要的。由于非线性问题存在多个可行解,这些解构成一个“带”。逐步误差减小法先在初期放宽容差,让解在带内自由跳跃,避开收敛困难;然后逐步收紧容差,最终强制得到严格容差下的精确解。 这样既保证了最终精度,又提高了收敛效率。
“逐步误差减小法”可以用来处理某些情况下的收敛异常缓慢的情况,但这个选项需要谨慎使用。如果初始容差放得过大,求解过程可能会 “跳” 到一条与真实物理状态不符的错误路径上。因此,建议同时减小 “每步最大荷载系数”。例如,将其默认的 0.5 大幅减小到 0.02 或更小,通过增加计算步数来确保求解路径的稳定性。
图 1 数值控制参数-逐步误差减小法