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刚度矩阵更新

刚度矩阵更新

Newton-Raphson法在迭代求解时,每一次都需要以新的切线斜率(刚度)进行计算,相当于每次迭代都必须重新组集刚度矩阵。

而修正Newton-Raphson法则在一个荷载增量步中的每次迭代中都采用不变的初始刚度矩阵。

如果刚度矩阵只在分析开始时组集一次并保持不变,那么就是所谓的初始应力方法。

可以在“分析设置”对话框的“刚度矩阵变化”下拉列表中选择需要采用的方法。可用的刚度矩阵更新方法有:

  1. 保持弹性 – 初始应力法,
  2. 每次迭代之后 – Newton-Raphson法,
  3. 每次荷载增量步之后 – 修正Newton-Raphson法。

软件默认采用Newton-Raphson法(刚度矩阵在每次迭代结束后都进行更新)。值得注意的是,刚度矩阵的更新和应力更新算法是一致的。这种更新方法保证了Newton-Raphson法(NR法)的二次收敛,而不像修正NRM或初始应力法那样需要更多的迭代次数来达到收敛。

另一方面,每次迭代的计算效率主要由切线刚度矩阵的计算和分解决定。若结构是弹性变形,那么设置结构刚度矩阵的更新次数超过一次是没有任何意义的(选用“刚度矩阵更新 - 保持弹性”)。相反,如果结构是非线性变形,那么则需要更加频繁的刚度矩阵更新(选用“刚度矩阵更新 - 每次迭代之后”)。

Newton-Raphson法 - 刚度矩阵更新方法选项

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