由荷載-變形曲線將會(huì)發(fā)現(xiàn)非線性結(jié)構(gòu)的基本特征:變化的結(jié)構(gòu)剛度。

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引起非線性的原因

引起非線性行為的原因很多,這里介紹三種主要原因:

 幾何非線性

如果結(jié)構(gòu)經(jīng)受大變形,它變化的幾何形狀可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng),例如:隨著釣魚竿釣到魚,豎向荷載就增加,桿不斷彎曲以至于動(dòng)力臂明顯減少,導(dǎo)致桿端顯示出較高的荷載下不斷增長的剛性。

材料非線性

非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是造成結(jié)構(gòu)的非線性的常見的原因。許多因素可以影響材料的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì),包括加載歷史(如在彈塑性響應(yīng)狀況下)、環(huán)境狀況(如溫度)、加載的時(shí)間總量(如在蠕變響應(yīng)情況下)。

狀態(tài)非線性

許多普通結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一種與狀態(tài)相關(guān)的非線性行為,例如,一根只能拉伸的電纜可能是松散的,也可能是繃緊的;軸承套可能是接觸的,也可能是不接觸的;凍土可能是凍結(jié)的,也可能是融化的。這些系統(tǒng)的剛度由于系統(tǒng)狀態(tài)的改變?cè)诓煌闹抵g變化。狀態(tài)改變也許和荷載直接有關(guān)(如在電纜情況下),也可能由某種外部原因引起(如凍土中的紊亂力學(xué)條件)。ANSYS程序中單元的激活與殺死選項(xiàng)用來給這種狀態(tài)的變化建模。接觸是一種很普遍的非線性行為,是狀態(tài)變化非線性類型中一個(gè)特殊而重要的子集。