Strukturální nelineárnosti

Hlavní zdroje strukturálních nelinearit, se kterými se setkáváme v praktických aplikacích, jsou následující:

Geometrické nelinearity

V nelineární analýze metodou konečných prvků je hlavním zdrojem nelinearit vliv velkých posunutí v celkovém geometrickém uspořádání konstrukcí. V konstrukcích, ve kterých dochází k velkým posunutím, může docházet k podstatným změnám v geometrii způsobeným deformacemi ze zatížení, které mohou být příčinou nelineární odezvy konstrukce, tj. jejího ztuhnutí a/nebo změknutí.

Například kabelové struktury obvykle vykazují ztuhnutí po zvýšení použitých zatížení, zatímco u oblouků může dojít nejprve ke změknutí a poté ke ztuhnutí, tj. k chování známému jako zborcení s krokem skrz .

Nelinearita materiálu

Další významný zdroje nelinearit spočívá v nelineárním vztahu mezi napětím a namáháním, který byl zjištěn v chování některých konstrukcí. Nelineární chování materiálu může být způsobeno několika faktory. Patří mezi ně závislost vztahu mezi napětím a namáháním materiálu na historii zatížení (jako např. v problémech plasticity), doby zatížení (jako např. v analýze tečení) a teplotě (jako např. u teplotní plasticity).

Nelinearity tohoto druhu, známé jako nelinearita materiálu, lze idealizovat a simulovat ty efekty, které se uplatňují v různých aplikací z důvodu použití základních vztahů.

Ohýbání spojů nosník-sloup při zemětřeseních je příkladem aplikace, ve které jsou materiálové nelinearity pravděpodobné.

Nelinearity kontaktů

Zvláštní skupina problémů s nelinearitou se týká proměnlivého charakteru mezních podmínek konstrukcí zahrnutých do analýzy v pohybu. S touto situací se setkáváme v analýze problémů s kontakty.

Nárazy konstrukcí, kontakty převody-zuby, problémy s uchycením, závitová spojení či nárazová tělesa, to jsou příklady situací vyžadujících vyhodnocení kontaktních hranic. Vyhodnocení kontaktních rozhraní (uzlů, čar nebo povrchů) lze provést s použitím prvků mezery (kontaktu) mezi uzly na sousedních hranicích.