Линейный статический анализ предполагает, что зависимость между нагрузками и вызванными реакциями является линейной. Например, если вы удваиваете величину нагрузок, реакции (перемещения, нагрузки, напряжения, силы реакции и т. п.), также удвоятся.
Все реальные конструкции ведут себя нелинейно одним или другим образом при некоторых уровнях нагрузки. В некоторых случаях может быть достаточным линейный анализ. Во многих других случаях линейное решение может привести к ошибочным результатам, так как нарушены допущения на которых он основан. Нелинейность может быть вызвана поведением материала, большими перемещениями и условиями контакта.
Можно использовать нелинейное исследование для решения линейной задачи. Результаты могут слегка отличаться вследствие различных процедур.
В нелинейном статическом анализе динамические влияния, подобные инерционным силам и силам демпфирования, не учитываются. Обработка нелинейного исследования отличается от обработки статического исследования в следующим образом:
Свойства исследования
Диалоговое окно Нелинейный
включает четыре вкладки: Решение, Дополнительные параметры, Эффекты потока/Тепловые эффекты и Примечания. Вкладки Решение и Дополнительные задают опции и параметры, связанные с численными методами, для использования в решении задачи. Вкладки Эффекты потока/Тепловые эффекты и Примечания являются аналогичными вкладкам в диалоговом окне Свойства статического исследования.
Для нелинейного статического анализа время является псевдопеременной. Оно описывает на каких уровнях нагрузки найдено решение. Для нелинейного динамического анализа, время является истинным значением.
Материал
Для статических исследований вы можете выбрать только линейный изотропный и линейный ортотропный материалы. Для нелинейных исследований вы можете дополнительно определить следующие модели материалов:
- Нелинейный упругий
- Пластичный по Мизесу (кинематический и изотропный)
- Пластичный Tresca (кинематический и изотропный)
- Пластичный Drucker Prager
- Сверхупругий Mooney Rivlin
- Сверхупругий Ogden
- Сверхупругий Blatz Ko
- Вязкоупругий
Нагрузки и ограничения
Когда используется метод управления силой, ограничения и нагрузки определены в качестве функции времени. Для задач вязкоупругости и текучести, а также в нелинейном динамическом анализе, время является реальным. Для других задач время является псевдопеременной величиной, которая определяет уровень нагрузки на различных шагах решения.
Управление перемещением использует кривую, связанную с управлением только степенями свободы. Метод управления длиной дуги не использует какие-либо кривые времени.
Решение
Решение нелинейных исследований включает в себя вычисление результатов на различных шагах решения (уровни нагрузки и ограничений). Численные методы являются более сложными, чем решение линейных статических исследований. В поиске сходимости к правильному решению на шаге решения, программа выполняет множество итераций. По этим причинам решение нелинейных исследований занимает намного больше времени и требует больше ресурсов, чем решение линейных статических исследований.
Хотя программа вычисляет результаты на различных шагах решения, по умолчанию она сохраняет результаты только на последнем шаге решения. Можно выбрать определенные местоположения и шаги решения на которых результаты сохраняются в качестве части определения свойств исследования.
Результаты
Результаты доступны в качестве функции времени. Например, напряжения доступны на различных шагах решения. В дополнение к просмотру результатов на последнем шаге решения, вы можете просмотреть результаты на других шагах решения, запрошенных для решения в свойствах исследования. Для выбранных в свойствах исследования местоположений вы можете построить график результатов в качестве функции псевдовремени (хронологию нагрузок).
Контактные задачи
Контакт обычно является источником нелинейности. Статические исследования позволяют решение контактных задач с малыми и большими перемещениями. Имеются следующие ограничения на использование статических исследований для решения контактных задач:
- Если вы используете большие перемещения, результаты доступны только на последнем шаге решения. В нелинейных исследований вы можете получить результаты на каждом шаге решения.
- Если имеется нелинейность отличная, вызванной контактом, вы не должны использовать статические исследования. Это может быть вследствие нелинейных свойств материала, измененных нагрузок или ограничений, или каких-либо других нелинейностей.
- При использовании статических исследований для решения контактных задач с большими перемещениями, программа не обновит направления нагрузки после деформации модели. В нелинейных исследованиях программа обновит направления нагружения давлением на основе деформированной формы на каждом шаге решения, если в свойствах исследования установлен флажок Обновить направление нагрузки с отклонением.
В нелинейных исследованиях вы имеете средство управления во время шагов решения. В статических исследованиях, при использовании больших перемещений, программа внутренне устанавливает шаги решения.