ABAQUS非线性模拟：几何与材料非线性分析

"本文档主要探讨了在ABAQUS软件中进行非线性分析，特别是关于载荷控制、几何非线性和材料非线性的细节。在载荷控制方面，介绍了如何在时间步进中应用载荷，以及ABAQUS如何自动控制和调整增量大小以适应非线性模拟。在几何非线性分析中，讨论了局部材料方向的变化以及其对实体单元和壳、梁、桁架单元的影响。同时，强调了在后续分析步中几何非线性的自动包含。此外，还提及其他几何非线性效应，如载荷刚度和薄膜荷载对结构响应的影响。材料非线性方面则简要提及，暗示将在后续章节深入讨论。" 在ABAQUS分析过程中，前处理、模拟计算和后处理是三个关键步骤。前处理阶段涉及模型构建和输入文件的生成，可以使用ABAQUS/CAE或其他前处理工具。模拟计算阶段，ABAQUS/Standard作为后台程序执行数值求解，输出结果存储为二进制文件，包括位移和应力等信息。后处理阶段则利用ABAQUS/CAE或其他后处理工具对结果进行可视化分析。 模型的构成包括几何形状、单元特性、材料数据、荷载与边界条件、分析类型和输出要求。几何形状由节点和单元定义，网格的精细度直接影响计算精度和计算时间。网格密度增加会提高结果的准确性，但也会增加计算复杂度。 在进行非线性分析时，时间步进的控制至关重要。初始增量大小可以指定，但后续增量由ABAQUS自动调整。如果遇到收敛性问题导致增量值低于最小允许值，分析会被中断。用户可以根据实际情况设定最小和最大时间增量，以应对特定的非线性问题，如塑性变形。 在几何非线性分析中，局部材料方向可能随变形转动，但这仅限于某些单元类型。在节点上定义的局部方向保持不变。一旦在某分析步引入几何非线性，后续分析步都将默认包含这一效应，即使未明确指定。 载荷刚度、薄膜荷载和轴向荷载等其他非线性效应会影响结构的横向荷载响应。因此，在进行非线性分析时，应全面考虑这些因素以获得更准确的计算结果。材料非线性是另一个重要方面，通常涉及材料的行为变化，如弹塑性、蠕变等，将在后续章节进一步阐述。