幾何非線性

當撓度大得足以使結構的位移發生大的變化的稱為幾何非線性。

簡介

結構發生非常大的位移,結構的形狀發生非常大的變化,因此所列的平衡方程不能按照原結構的形狀列出,而要按照變形後的結構形狀來列,可以這樣來理解幾何非線性。

分類

幾何非線性一般分為三類:

1、大位移小應變問題;

2、大位移大應變問題;

3、大轉角問題。

相關概念介紹

所謂線性變形體系是指位移與載荷呈線性關係的體系,而且當載荷全部撤除後,體系將完全恢復原始狀態。

這種體系也稱為線性彈性體系,它需滿足下列條件:

(1)材料的應力與應變關係滿足虎克定律;

(2)位移是微小的;

(3)所有約束均為理想約束。

線性體系的力——位移曲線和應力——應變曲線均為直線。

當以上三種假設有一個或幾個不滿足時,就會出現非線性問題,如下:

(1)如果體系的非線性是由於材料應力與應變關係的非線性引起的,則稱為材料非線性,即應力——應變關係不再是直線,如材料的彈塑性性質、松馳、徐變等。

(2)如果結構的變位使體系的受力發生了顯著的變化,以至不能採用線性體系的分析方法時就稱為幾何非線性,即力——位移關係不再是直線。如結構的大變形、大撓度的問題等。

(3)還有一類非線性問題是邊界條件非線性,或狀態非線性,如各種接觸問題等。

幾何非線性問題的複雜性

1、追隨力;

2、非線性應力應變度量;

3、一致的非線性剛度矩陣;

4、材料非線性;

5、不可壓縮性;

6、格線扭曲。

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