ANSYS結(jié)構(gòu)非線性分析指南.doc

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第一章 結(jié)構(gòu)非線性分析概述 1.1什么是結(jié)構(gòu)非線性 在日常生活中，經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)構(gòu)非線性。
例如，當(dāng)用釘針釘時(shí)，金屬釘釘 將永久地彎曲成一個(gè)不同的形狀(圖1-1a )。
如果你在一個(gè)木架上放置重物，隨著時(shí)間的推移木架將越來(lái)越下垂(圖1-1b )。
當(dāng)在汽車或卡車上裝載貨物時(shí)，它的輪胎和下面路面間接觸面將隨貨物重量 而變化(圖1-1c )。
如果將上述例子的載荷變形曲線畫出來(lái)，用戶將發(fā)現(xiàn)它們都顯示了非線性結(jié) 構(gòu)的基本特征結(jié)構(gòu)剛度改變。
圖1-1結(jié)構(gòu)非線性行為的常見例子 引起結(jié)構(gòu)非線性的原因很多，它可以被分成三種主要類型：狀態(tài)改變、幾何非線 性、材料非線性。
1.1.1狀態(tài)變化(包括接觸) 許多普通結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一種與狀態(tài)相關(guān)的非線性行為。
例如，一根只能拉伸的電纜 可能是松的，也可能是繃緊的。
軸承套可能是接觸的，也可能是不接觸的。
凍土 可能是凍結(jié)的，也可能是融化的。
這些系統(tǒng)的剛度由于系統(tǒng)狀態(tài)的改變而變化。
狀態(tài)改變也許和載荷直接有關(guān)(如在電纜情況中)， 也可能由某種外部原因引起(如在凍土中的紊亂熱力學(xué)條件)。
接觸是一種很普遍的非線性行為。
接觸是狀態(tài)變化非線性中一個(gè)特殊而重要的 子集。
參見
第五章。
1.1.2幾何非線性 如果結(jié)構(gòu)經(jīng)受大變形，它幾何形狀的變化可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)。
一個(gè)例 子是圖1-2 所示的釣魚桿。
隨著垂向載荷的增加，桿不斷彎曲以致于力臂明顯地減少，導(dǎo)致 桿端顯示出在較高載荷下不斷增長(zhǎng)的剛性。
幾何非線性的特點(diǎn)是大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng) 。
圖1-2釣魚桿體現(xiàn)的幾何非線性 1.1.3材料非線性 非線性的應(yīng)力─應(yīng)變關(guān)系是結(jié)構(gòu)非線性行為的常見原因。
許多因素可以影響材 料的應(yīng)力─應(yīng)變性質(zhì)，包括加載歷史(如在彈─塑性響應(yīng)情況下)、環(huán)境狀況(如 溫度)、加載的時(shí)間總量(如在蠕變響應(yīng)情況下)。