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. Время по-настоящему имеет значение для моделей из эластичных и текучих материалов. 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.