自適應步長的順序耦合分析方法

2023-10-04 21:11:44

專利名稱：自適應步長的順序耦合分析方法
技術領域：
本發明涉及多場耦合系統仿真分析方法，尤其是涉及一種瞬態場耦合系統的自適應步長的順序耦合分析方法。
背景技術：
順序耦合法是對兩個或多個不同工程領域相互耦合的物理場按一定順序迭代分析的方法，對難以建立包含所有耦合場自由度且耦合非線性程度不是很高的多場耦合問題具有良好的分析效果。採用順序耦合方法處理多場耦合問題，能夠降低分析模型維數，減輕系統方程病態，降低分析成本。順序耦合法分析穩態場耦合問題時，不涉及迭代步長問題，只需依次對各物理場進行分析，並將前一個分析結果作為載荷施加到第二個分析中，當耦合狀態變量收斂時結束迭代，如穩態流固耦合、微機電系統(MEMS)開關的靜力結構耦合等典型穩態場耦合問題都能通過順序耦合分析得到各物理場平衡狀態。而對於瞬態場耦合系統問題，由於物理場在時域上變化，解耦分析時，需對各場按瞬態進行分析，各物理場瞬態載荷即為耦合狀態變量在迭代節點的解，瞬態步步長即為順序耦合迭代步長。瞬態分析本質是對非線性載荷線性近似加載並分析的過程，對於耦合問題，因在步長區間內忽略了其它耦合場的作用，各瞬態步內存在非平衡載荷殘差，過大的非平衡載荷殘差將危及數值積分的收斂性。目前，針對該問題一般採用極小迭代步長來保證精度及穩定性，但極小步長必定造成過多的迭代次數，效率較低。

發明內容
本發明的目的在於提供一種自適應步長的順序耦合分析方法。該方法通過建立基於耦合狀態變量曲線斜率的步長自適應策略，根據非平衡載荷殘差動態調整迭代步長，順序分析各耦合場。為了實現上述目的，本發明採用技術方案的如下其自適應步長的順序耦合分析方法包括如下步驟
步驟(1):建立耦合場分析模型，設定一個初始迭代步長作為第一個和第二個子步的迭代步長，對瞬態場耦合系統的各耦合狀態變量進行第一個和第二個子步的順序耦合分析， 得到各耦合狀態變量的第一個和第二個子步的迭代節點的耦合狀態變量值；
步驟(2):提取每個耦合狀態變量的當前迭代節點及其前兩個迭代節點的耦合狀態變量值，利用公式(1)得到各耦合狀態變量曲線的當前迭代節點的斜率
權利要求
1. 一種自適應步長的順序耦合分析方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟(1):建立耦合場分析模型，設定一個初始迭代步長作為第一個和第二個子步的迭代步長，對瞬態場耦合系統的各耦合狀態變量進行第一個和第二個子步的順序耦合分析， 得到各耦合狀態變量的第一個和第二個子步的迭代節點的耦合狀態變量值；步驟(2):提取每個耦合狀態變量的當前迭代節點及其前兩個迭代節點的耦合狀態變量值，利用公式(1)得到各耦合狀態變量曲線的當前迭代節點的斜率
全文摘要
本發明公開一種自適應步長的順序耦合分析方法。其步驟為(1)建立耦合場分析模型，設定第一、二個子步的迭代步長，對各耦合狀態變量進行第一、二個子步的順序耦合分析，得到其迭代節點耦合狀態變量值；(2)提取各耦合狀態變量當前迭代節點及其前兩個迭代節點的耦合狀態變量值，得到各耦合狀態變量曲線當前迭代節點的斜率；設定各耦合狀態變量步長調整區間，得到下一子步迭代步長；(3)將所有耦合狀態變量下一子步的迭代步長的最小值作為下一子步的系統迭代步長，並採用迭代步長對瞬態場耦合系統的各耦合狀態變量進行下一子步的順序耦合分析，得到下一子步的迭代節點的耦合狀態變量值；返回執行步驟(2)，直至達到系統分析終止時間。
文檔編號G06F17/50GK102542086SQ201010602510
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者張樹有, 徐敬華, 譚建榮, 趙振 申請人:浙江大學