文档介绍：*
结构非线性分析
图 11-9 单元的生与死
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结构非线性分析

用户在设置了求解选项以后，就可以对模型施加载荷了。惯性荷载和点荷载将保持方向不变，但表面荷载在大变形分析中将某些数值问题引起的。
6. 在执行非线性分析过程中，ANSYS在每个迭代期间根据收敛准则计算。用户可以用图形追踪分析的收敛性。
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几何非线性
大应变效应
结构的总刚度与单元的方向和单元刚度有关。当一个单元的结点发生位移后，单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式发生改变。首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变。其次，如果这个单元的方向改变，它的局部刚度转化到全局部件的刚度也将改变。大位移理论属于有限应变理论，即认为应变不再是有限的，结构本身的形状可以发生变化，结构的位移和转动可以是任意大小。
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几何非线性
大应变分析说明由单元的形状和方向改变，会导致的整体刚度改变。因为刚度受位移影响，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。
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如图11-10所示，激活大应变效应的操作方法如图所示，将“NLGEOM”选项选为“On”。在大多数实体单元（包括所有的大应变和超弹性单元），以及部分的壳单元中大应变特性是可用的。
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几何非线性
图11-10 激活大变形
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几何非线性
大应变处理对一个单元经历的总旋度或应变没有理论限制。然而，应限制应变增量以保持求解精度。
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几何非线性
应力与应变
在大应变求解中，所有应力─应变输入和结果将依据真实应力和真实(或对数)应变。对于一维结构，真实应变为
。对于响应的小应变区，真实应变和工程应变基本上是一致的。要从小工程应变转换成对数应变，使用。
要从工程应力转换成真实应力，使用
，这种应力转化仅对不可压缩塑性应力─应变数据是有效的。为了得到可接受的结果，对真实应变超过 50%的塑性分析，应使用大应变单元。
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几何非线性
小应变大位移
小应变大位移属于有限位移理论，即结构发生了大的刚体转动，但其应变可以按照线性理论来计算，结构本身形状的改变可以忽略不计。在所有梁单元和大多数壳单元中，以及许多非线性单元中，可用小应变大位移特性。
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几何非线性
图11-11 小变形静力分析
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几何非线性
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激活那些支持这个特性的单元中的大位移效应。
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几何非线性
应力刚化
面内应力和横向刚度之间的联系，通称为应力刚化。单元较大的应变使得单元在某个面内具有较大的应力状态，从而显著影响面外的刚度。鼓面绷紧时会产生垂向刚度，这是应力强化结构的一个普通的例子。尽管应力刚化理论假定单元的转动和应变是小的，但是刚化应力仅可以通过进行大挠度分析得到，也可采用小挠度或线性理论得到。
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几何非线性
对于大多数实体单元，应力刚化的效应是与问题相关的；在大变型分析中的应用应力刚化时结果收敛性的不可预测。在大多数情况下，首先应该尝试一个应力刚化效应 OFF（关闭）的分析。应力刚化不建议用于包含“不连续单元”的结构。对于桁、梁和壳单元，在大挠度分析中通常应使用应力刚化。
大应变和大挠度过程包括初始应力效应，它作为大应变和大挠度理论的一个子集，对于大多数单元，当大变型效应被激活时，自动包括初始硬化效应。
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几何非线性
图11-12 应力刚化设置
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几何非线性
在大变形分析中若包含应力刚化效应，ANSYS会把应力刚度矩阵附加到主刚度矩阵上，这样会在有大应变或大挠度性能的大多数单元中产