ANSYS非线性结构分析教程：材料、几何与接触非线性

"非线性的一些定义-Ansys11.0基础教程PPT" 在有限元分析领域，非线性分析是解决那些无法用线性理论简单描述的问题的关键。非线性现象广泛存在于工程实际中，如材料的塑性变形、大位移、大应变、接触问题等。在Ansys 11.0这个版本中，非线性分析功能得到充分展现。 首先，非线性特性中的“bauschinger效应”指的是材料在经过拉伸屈服后，如果再进行拉伸，其应力反会降低的现象，这在某些金属材料中尤为明显，表明了材料行为的非线性特征。 应力偏量是应力的一种分解方式，通常将应力分为静水压应力（均匀分布的压力）和应力偏量（不均匀的应力分布），这对于理解和分析材料局部的变形和应力状态至关重要。 非线性的另一个关键方面是率相关性，这意味着材料的塑性应变可能依赖于加载速率。如果忽略时间因素，即应变不随加载速度变化，则称为率无关性。在Ansys中，非线性分析可以考虑这种率相关性，以更准确地模拟真实世界的情况。 Ansys的非线性分析主要涵盖三个方面：材料非线性、接触非线性和几何非线性。材料非线性涉及各种非线性材料模型，如塑性、粘弹性、超弹性等，这些模型可以模拟材料在不同条件下的行为，例如在塑性变形后的永久性变化。接触非线性处理的是两个或多个物体之间的交互作用，包括面面、点面、点点接触，以及柔体与刚体的接触情况，这些在结构分析中尤为关键。几何非线性则关注大变形和大应变导致的结构形状改变，如应力强化和旋转软化。 Ansys 11.0提供的结构分析功能非常全面，包括静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、谱分析、随机振动分析、特征屈曲分析等。其中，静力分析能够处理线性和非线性载荷，而模态分析则用于计算结构的自振频率和振形。瞬态动力学分析则适用于处理随时间变化的任意载荷，可以考虑结构的非线性行为。此外，Ansys还支持高度非线性瞬态动力分析，如通过ANSYS/LS-DYNA模块进行全自动接触分析、多物理场耦合分析等，特别适合模拟复杂的动态事件，如爆炸、侵彻和断裂等。 Ansys 11.0提供了强大的工具来处理各种非线性问题，从材料的内在性质到结构的几何变化，再到复杂的接触行为，它都能进行全面而精确的模拟，从而帮助工程师和研究人员解决实际工程中的复杂挑战。