Résoudre les problèmes de convergence avec Abaqus

L’un des problèmes de convergence les plus courants est celui lié à la non-linéarité matérielle.  

Des problèmes de convergence peuvent survenir lorsque la contrainte dans le matériau n’augmente pas lorsque la déformation augmente (la rigidité n’est pas positive). Cela peut se produire lorsque des données expérimentales incluant de l’endommagement sont utilisées pour définir le modèle, sans inclure de modèle d’endommagement. Vérifiez les contraintes et les déformations (maximales) dans le modèle pour voir si cet endommagement est susceptible de se produire. 

Si les options d’ajustement des matériaux d’Abaqus pour les modèles hyperélastiques sont utilisées, il peut y avoir des limites à la stabilité du matériau. En cliquant avec le bouton droit sur le matériau et en sélectionnant « évaluer », il est possible de visualiser les limites de stabilité calculées par Abaqus. 

Lorsqu’un modèle de matériau plastique est utilisé et que le chargement atteint la fin de la courbe définie, Abaqus extrapole la courbe avec une ligne horizontale : la déformation (plastique) peut augmenter, mais pas la contrainte (plasticité parfaite). La rigidité est nulle dans ce cas. Si cela se produit dans un seul élément, la simulation se déroulera souvent sans problème. Lorsque de grandes parties du modèle subissent une plasticité parfaite, cela peut devenir un problème. Cela indique souvent que la charge est trop élevée pour le matériau. 

QA00000008899 :  
Troubleshooting Abaqus/Standard models using incompressible or nearly incompressible materials 

QA00000009410 : Convergence behavior of models using hyperelastic materials

Un autre défi courant est celui des problèmes de contact.  

Le contact est également un contributeur majeur aux difficultés de convergence. À bien y penser, ce n’est pas si étrange, car le début du contact donne une discontinuité dans la relation force-déplacement, ce qui augmente la difficulté de trouver une solution avec la méthode de Newton. C’est pourquoi Abaqus utilise des itérations séparées de discontinuité sévère (Severe Discontinuities Iterations) lorsque le contact change. 

Une source possible de non-convergence de contact est l’état initial du contact. Si un problème repose sur le contact pour la stabilité et qu’aucun contact n’est initialement présent, la simulation peut avoir des difficultés à démarrer. C’est particulièrement le cas où le contrôle de la charge est utilisé : fondamentalement, une charge est appliquée à quelque chose sans rigidité et un mouvement de corps rigide peut se produire. (Initialement) l’utilisation du contrôle de déplacement pour s’assurer que le contact se produit résout généralement les problèmes de convergence. Abaqus offre également une stabilisation de contact pour aider à contrôler automatiquement le mouvement du corps rigide dans les problèmes statiques avant le contact. 

Cela peut être défini dans les commandes de contact, en utilisant la stabilisation automatique. Il est nécessaire de spécifier que les contrôles de contact doivent être utilisés dans la définition de l’interaction. Avec la stabilisation automatique, l’amortissement est appliqué lorsque les surfaces sont proches les unes des autres mais pas en contact, il y a donc une résistance au déplacement de la pièce chargée et le mouvement du corps rigide n’est plus possible. Parce que cela est destiné à permettre aux surfaces d’entrer en contact, l’amortissement est réduit, par défaut à 0, pendant l’étape au cours de laquelle il est appliqué. Il est recommandé de vérifier si la dissipation visqueuse n’est pas trop importante, par ex. comparer ALLSD à ALLIE. Les techniques de résolution des instabilités mentionnées au point 6 peuvent également être appliquées. 

Une autre source potentielle de non-convergence de contact est qu’aucun contact n’est défini pour les surfaces qui sont réellement en contact, ce qui peut conduire à des résultats irréalistes, à de très grandes déformations et à une non-convergence. Un auto-contact peut par exemple facilement passer inaperçu. Cela ne se produit normalement pas lorsque le puissant contact général d’Abaqus est appliqué. 

Pour vous aider davantage, nous vous recommandons de consulter les articles suivants dans la base de connaissance de Dassault Systèmes pour les problèmes de contact : 

• QA00000008791 : Source of Convergence Difficulty in the First Increment of an Abaqus/Standard Contact Analysis 
• QA00000008797 : Hints for obtaining a converged contact solution in Abaqus/Standard 

• QA00000008150 : Resolving convergence difficulties when using *CONTACT INTERFERENCE 
• QA00000008786 : What are the causes and resolutions of contact chattering in Abaqus/Standard? 

Les problèmes géométriques peuvent également affecter la convergence.  

Des distorsions excessives, des déformations géométriques importantes ou des changements brutaux de forme peuvent entraîner des difficultés de convergence. Il est recommandé de vérifier la qualité du maillage et de s’assurer qu’il est adapté à la géométrie du modèle. Des techniques de raffinement de maillage peuvent être utilisées pour résoudre les problèmes géométriques et améliorer la convergence. 

Enfin, les conditions aux limites mal définies peuvent également entraîner des problèmes de convergence. Il est essentiel de spécifier correctement les conditions aux limites en fonction du comportement attendu du modèle. Des conditions aux limites incorrectes ou incompatibles peuvent entraîner des résultats non physiques ou une absence de convergence. Il est important de consulter les spécifications du modèle et de s’assurer que les conditions aux limites sont compatibles avec les hypothèses de la modélisation. 

QA00000008866 : What do ZERO PIVOT warnings in the message file of my Abaqus/Standard analysis mean? 

QA00000009389 : Understanding Abaqus/Standard negative eigenvalue messages 

Pour résoudre les problèmes de convergence avec Abaqus/Standard, il est recommandé de suivre une approche itérative. Tout d’abord, il est important d’identifier la source du problème en analysant les messages d’erreur, les diagrammes de convergence et les résultats intermédiaires. Une fois la source identifiée, des ajustements appropriés peuvent être apportés, tels que la modification des paramètres de matériaux, l’ajustement des conditions de contact, la modification du maillage ou la révision des conditions aux limites. Il peut être nécessaire de répéter cette procédure plusieurs fois jusqu’à ce que la convergence soit atteinte. 

Quels outils puis-je utiliser pour debugguer mon modèle ?

Abaqus est un solveur très bavard et donne des informations (messages, avertissements ou erreurs) dans les fichiers suivants:

• Fichier .dat

Le fichier de données (job-name.dat) est un fichier texte qui contient des informations sur la définition du modèle (générée par le processeur de fichier d’entrée de l’analyse) et, dans Abaqus/Standard, une sortie tabulaire des résultats. Les informations du processeur de fichier d’entrée d’analyse comprennent la définition du modèle, la définition de l’historique et des messages identifiant toutes les conditions d’erreur et d’avertissement qui ont été détectées lors du traitement des données d’entrée.

• Fichier .msg

Le fichier de messages (job-name.msg) est un fichier texte qui contient des messages de diagnostic sur la progression de la solution. Dans Abaqus/Standard, le fichier de messages contient des messages de diagnostic ou d’information sur l’avancement de la solution. Si l’un de ces messages décrit des erreurs ou des avertissements, le nombre de ces erreurs ou avertissements est également indiqué à la fin du fichier de données. Le fichier de messages est écrit automatiquement lors d’une analyse Abaqus/Standard.

Ces fichiers sont accessibles depuis le Job Monitor, dans les onglets Data File et Message File.

Abaqus écrit des informations de diagnostic dans le fichier résultat .odb (Output Data Base), ainsi que toute autre sortie que vous demandez, car il tente d’analyser votre modèle. Les informations de diagnostic dans le fichier odb sont un sous-ensemble des informations de diagnostic écrites dans les fichiers msg et dat. Vous pouvez utiliser la boîte de dialogue Job Diagnostics pour accéder aux informations de diagnostic écrites dans la base de données de sortie pendant une tâche d’analyse Abaqus/Standard ou Abaqus/Explicit.

Job Diagnostics donne tous les avertissements et erreurs, ainsi que les informations résiduelles et de contact. L’une des fonctionnalités les plus utiles est la case à cocher de sélection de surbrillance dans la fenêtre d’affichage.

En conclusion, la résolution des problèmes de convergence avec Abaqus/Standard peut être un défi complexe, mais en comprenant les causes potentielles des problèmes et en suivant une approche itérative, il est possible de surmonter ces difficultés. L’identification précise de la source du problème et l’ajustement approprié des paramètres et des conditions du modèle sont essentiels pour obtenir une convergence fiable.

QA00000008749 : Troubleshooting Abaqus/Standard analyses

QA00000008865 : How can I correct Abaqus/Standard convergence difficulties caused by local instabilities?