非线性有限元

研究生专业课程考试答题册

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姓名

考试课程非线性有限元

考试日期

西北工业大学研究生院

第二题

非线性问题分为三类：几何非线性、材料非线性和边界非线性。下面以Patran/Nastran为例说明计算材料非线性的一般步骤。

1.建立有限元模型

非线性分析的计算量比较大，建立有限元模型时要将网格的数量控制在适当的范围内，实际计算时应当考虑模型是否可以简化。

2.定义材料属性和单元属性

非线性分析中如果包含了非线性材料兴致或者大应变效应，除了定义材料的常规性质，例如弹性模量、泊松比和密度等，还要按照材料的准则，给定塑性屈服的屈服点、硬化模量或者真实的应力-应变曲线。例如，对塑性材料，用户可以选择非线性数据输入方式：Stress/Strain Curve 和Hardening Slope 两种方式，即真实应力-应变曲线输入方式和硬化模量方式，用户还要选择屈服方式和硬化准则，如图1-1所示。

图1-1

3.求解设置

非线性与线性分析的求解设置有所不同，其基本过程如下：

（1）选择分析类型

如图1-2 所示，在分析类型中选择Nonlinear Static单选按钮，在Solution Parameter 对话框中大变形Large Displacements 和追随力Follower Forces（默认选中）。

图1-2

（2）设置载荷步

在对话框中设置载荷增量步数和迭代次数，默认设置如图1-3所示。如果选择使用弧长方法，则选择Arc-Length Method 并进行相关设置。