几何非线性分析中应注意的几个问题

ABAQUS非线性分析

ABAQUS非线性分析简介ABAQUS是一种广泛使用的有限元分析软件，可以进行包括线性和非线性分析在内的各种工程问题的模拟和求解。

本文将重点介绍ABAQUS中的非线性分析方法和技术。

非线性分析概述在工程实践中，许多问题涉及到材料的非线性行为，如塑性变形、接触问题、接触力等。

非线性分析方法可以更准确地描述和处理这些问题。

ABAQUS中的非线性分析包括几个主要的方面：1.材料非线性：材料的非线性行为通常通过使用适当的本构模型来表示。

ABAQUS提供了多种材料本构模型，如弹塑性、细观弹塑性、强化材料等。

2.几何非线性：在分析中，结构的几何形状和尺寸可能发生较大变化，如大变形、大变位。

ABAQUS可以处理这些几何非线性问题。

3.接触非线性：在接触分析中，结构的不同部分可能接触或相互分离。

ABAQUS提供了多种接触算法和方法，如无限接触、有限接触等。

4.非线性动力学：对于动态分析问题，结构在振动、冲击或爆炸等外界作用下可能出现非线性响应。

ABAQUS支持非线性动力学分析。

非线性分析步骤进行ABAQUS非线性分析通常需要以下步骤：1.建立几何模型：使用ABAQUS的建模工具，如CAE或命令行，创建结构的几何模型，并定义边界条件和加载。

2.材料建模：选择适当的材料模型，并定义材料的弹性和非线性性质。

根据需要，可以设置材料的非线性行为，如屈服、硬化等。

3.加载和约束：定义结构的加载条件和边界约束。

可以应用静态、动态、温度等各种类型的加载。

4.网格划分：将结构网格化为有限元网格，ABAQUS提供了多种网格划分算法和工具。

5.求解和后处理：提交计算任务后，ABAQUS将解析结构的行为，并输出结果。

可以使用ABAQUS提供的后处理工具进行结果的可视化和分析。

非线性分析注意事项在进行ABAQUS非线性分析时，有一些注意事项需要特别关注：1.材料模型选择：选择适当的材料模型对于准确描述物体的非线性行为非常重要。

根据具体问题的特点，选择合适的材料模型。

钢筋混凝土板的非线性分析

钢筋混凝土板的非线性分析钢筋混凝土板的非线性分析钢筋混凝土板是一种常用的结构构件，在建筑和桥梁中广泛应用。

由于其在使用过程中会受到各种荷载的作用，因此需要对其进行非线性分析，以确保其安全可靠。

非线性分析是指在分析过程中考虑材料和结构的非线性特性，包括材料的本构关系、几何非线性和接触非线性等因素。

在钢筋混凝土板的非线性分析中，需要考虑以下几个方面。

1. 材料的本构关系钢筋混凝土板的材料包括混凝土和钢筋两部分，它们的本构关系是非线性的。

混凝土的本构关系可以采用双曲正切模型或Drucker-Prager 模型等进行描述，而钢筋的本构关系则可以采用弹塑性模型或Ramberg-Osgood模型等进行描述。

在进行非线性分析时，需要考虑这些材料的本构关系对结构的影响。

2. 几何非线性钢筋混凝土板在受到荷载作用后会发生变形，这种变形会导致结构的几何非线性。

几何非线性包括平面内的弯曲变形和平面外的扭转变形等。

在进行非线性分析时，需要考虑这些几何非线性因素对结构的影响。

3. 接触非线性钢筋混凝土板在使用过程中会受到多种荷载的作用，其中包括接触荷载。

接触非线性是指结构中两个或多个体之间的接触面会发生变形，从而影响结构的力学性能。

在进行非线性分析时，需要考虑接触非线性对结构的影响。

以上三个方面是钢筋混凝土板非线性分析的关键因素，下面将对其进行详细介绍。

1. 材料的本构关系混凝土的本构关系可以用双曲正切模型或Drucker-Prager模型等进行描述。

其中，双曲正切模型是一种常用的混凝土本构模型，其本构方程如下：σ = f(ε) = σc + α(ε-εc) + β(ε-εc)/(1+(ε-εc)/γ)其中，σ为混凝土的应力，ε为混凝土的应变，σc和εc分别为混凝土的极限应力和极限应变，α、β和γ为模型参数。

该模型可以较好地描述混凝土的非线性本构关系。

钢筋的本构关系可以采用弹塑性模型或Ramberg-Osgood模型等进行描述。

第四章土木工程中的几何非线性问题

Kirchhoff（克希霍夫）应力：
通过初时构型上的微元体定义的应力称为Kirchhoff应力，用表示；通过现时构型的微元体定义的应力称为现时（Updated）Kirchhoff 应力，用表示。
8/5/2024
非线性有限元
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Euler应力张量:τij
在大变形问题中，是用从变形后的物体内截取的微元体来建立平衡方程及与之相等效的虚功原理的。因此首先在变形后的物体内截取出的微元体上定义应力张量，称为Euler应力张量；此应力张量有明确的含义，即代表真实的应力张量。是现时位形和变形相关的真实应力。
Case-1
同乘以时间增量
增量形式 …
Case-2
可以证明，这两个率都与转动无关
Jaumann 应力率
旋转率
现时Green应变的线性部分
可以证明，这两个率都与转动无关
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三种本构关系间的关系
对于实际的大变形问题，上述三种本构关系并不等价。可以证明，弹性材料是一种特殊的次弹性材料，超弹性材料是一种特殊的弹性材料。
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应力是借助于微元体来定义的，但在大变形分析中，必须注意微元体所在的构型。
与应变类似，连续介质力学理论具有严格的应力定义和多种不同的应力概念。这里也只介绍后面将要用到的几种。
Euler应力：
从当前构型中取出微元体，在其上定义的应力称为Euler应力，用表示。Euler应力代表物体的真实应力。然而，当前构型是待求的未知构型，因而，有必要通过已知构型上的微元体再对应力进行描述。
Kirchhoff应力（增量）和Green应变（增量）。优点：参考构型不发生变化，本构关系与虚功方程描述形式简单。

ansys高级非线性分析-第九章几何不稳定性

失稳准则、米泽斯失稳准则和霍夫失稳准则等。
这些判据可以帮助我们确定结构的临界载荷和失稳模式，从而
03
采取相应的措施来提高结构的稳定性。
几何不稳定性的影响因素
材料性质
材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等都会影响结构的稳定
性。
结构形状和尺寸
结构的形状、尺寸、支承条件等都会影响其稳定性。
外部载荷
外部载荷的大小、方向和分布也会影响结构的稳定性。
案例二：高层建筑的几何不稳定性分析
总结词
高层建筑的几何不稳定性分析是确保高层建筑结构安全的重要环节。
详细描述
利用ANSYS的高级非线性分析功能，可以对高层建筑在不同风载、地震等载荷作用下的结构响应进行模拟，评估其稳定性和安全性，为设计提供依据。
案例三：重型机械的几何不稳定性分析
总结词
重型机械的几何不稳定性分析是确保重型机械在各种工况下安全运行的关键。
02
几何不稳定性分析在复杂边界条件、多物理场耦合等方面的研究尚不够深入，需要进一步拓展研究范围，完善分析方法。
03
随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，几何不稳定性分析的计算效率和精度将得到进一步提高，为工程实际提供更加准确和可靠的理论支持。
THANKS
感谢观看
现象。
在非线性分析中，需要考虑结构在变形过程中形状和尺寸的变化，以及由此引起的
力和位移的重新分布。
几何非线性行为通常出现在大变形、应力刚化、旋转软化和
塑性流动等情况下。
几何不稳定性判据
01
几何不稳定性是指结构在某些条件下失去稳定性，发生屈曲或失稳的现象。
02
判据是用来判断结构是否稳定的准则，常用的判据包括：欧拉

线性分析与非线性分析的区别

线性分析在结构方面就是指应力应变曲线刚开始的弹性部分，也就是没有达到应力屈服点的结构分析非线性分析包括状态非线性，几何非线性，以及材料非线性，状态非线性比如就是钓鱼竿，几何比如就是物体的大变形，材料比如就是塑性材料属性。

2．非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多，主要可分为以下3种类型。

（1）状态变化（包括接触）许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。

例如，一根只能拉伸的电缆可能是松弛的，也可能是绷紧的；轴承套可能是接触的，也可能是不接触的；冻土可能是冻结的，也可能是融化的。

这些系统的刚度由于系统状态的改变而突然变化。

状态改变或许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能是由某种外部原因引起的（如在冻土中的紊乱热力学条件）。

接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型中一个特殊而重要的子集。

（2）几何非线性（3）材料非线性非线性的应力-应变关系是结构非线性的常见原因。

许多因素可以影响材料的应力-应变性质，包括加载历史（如在弹-塑性响应状况下）、环境状况（如温度）、加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）等。

3．非线性结构分析中应注意的问题（1）牛顿-拉普森方法ANSYS程序的方程求解器可以通过计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。

然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程来表示，需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

几何非线性分析随着位移增长，一个有限单元已移动的坐标可以以多种方式改变结构的刚度。

一般来说这类问题总是非线性的，需要进行迭代获得一个有效的解。

大应变效应大应变处理对一个单元经历的总应变没有理论限制。

然而，应限制应变增量以保持精度。

因此，总载荷应当被分成几个较小的载荷步。

无论何时（当系统是非保守系统，在模型中有塑性或摩擦，或者有多个大位移解存在时）使用小的载荷增量都具有双重重要性。

材料非线性分析1．概述（1）塑性定义塑性是指在某种给定载荷下，材料产生永久变形的特性，对于大多的工程材料来说，当其内部应力低于比例极限时，应力与应变的关系是线性的。

第三章几何非线性

在大应变问题中，对数应变并不能自动适应任意大的旋转。
October 17, 2000
几何非线性 – 5.7版本
3-19
真实应力或 Cauchy 应力
与对数应变 l 共轭的一维应力是真实应力 ,真实应力的计算是当前的力 F 除以当前（或变形的）面积 A ：

F A
真实应力通常也称为 Cauchy 应力。
1 G U T U I 2
这种应变在计算时直接忽略了旋转矩阵的形式写出，如下式所示：

。 G 可以变形梯度
R
u u T u T u G X X X X
几何非线性 – 5.7版本
u
Y
X
X
x
• 如果我们观察物体上一个点的运动，它的初始位置是 X ，最终位置是 x ，它运动的量 u 为
u x X
October 17, 2000
几何非线性 – 5.7版本
3-24
变形梯度
变形梯度是物体变形多少的一个度量，它的定义是：
变形梯度 F 包含的信息有：

October 17, 2000
几何非线性 – 5.7版本
3-22
将非线性应变定义扩展至一般的三维情况
• 在二维或三维问题中，当物体承受大应变变形时，不只长度发生改变，而且厚度、面积与体积都发生改变。
A0 A
P
October 17, 2000
几何非线性 – 5.7版本
3-23
运动与变形
• 当物体承受一些外载时，它将移动和变形。
l l0

midas常见问题汇编

midas常见问题汇编此资料系本⼈⼀段时间的使⽤⼼得及根据MIDAS⽹页上QA资料的整理，希望能对各位有所帮助。

1、问：定义板厚时，⾯内厚度与⾯外厚度是什么意思？程序计算⾃重时如何取值？答：板的⾯内厚度是⽤来计算板的⾯内抗拉及抗压刚度的；⾯外厚度是⽤来计算板的⾯外抗弯刚度的。

假设N为⾯内厚度，W 为⾯外厚度，程序计算⾃重时⼀般取⽤N值；当N=0、M>0时，以M值计算⾃重。

2、问：梁、柱、墙配筋设计是如何考虑的？答：⽬前版本程序提供的计算书是根据实际配筋的验算结果，⽽⾮是求构件所需配筋⾯积的过程。

⼀、梁的配筋设计根据《混规》的⽅法，取⽤内⼒包络值进⾏配筋计算。

当计算结果显⽰超筋时，可以调⼤钢筋直径，再进⾏配筋设计。

程序内定配筋只提供两排钢筋，多排时可通过加⼤每⼀排的钢筋数量再进⾏验算。

⼆、柱的配筋设计程序是按《混规》附录F的双偏压⽅法计算配筋的，具体过程是根据⽤户定义的柱截⾯尺⼨，程序按构造要求先定好钢筋根数，再根据定义的钢筋直径按顺序对各组组合内⼒进⾏承载⼒计算，当截⾯承载⼒不满⾜时，再选⽤下⼀个钢筋直径进⾏计算，直⾄截⾯承载⼒满⾜所有组合内⼒的要求。

因为双偏压设计是⼀个多解的过程，所以程序必须按上述操作才能输出⼀个合理的配筋结果。

另外程序也提供验算的功能，可在设计>钢筋混凝⼟设计参数>编辑验算⽤柱截⾯数据⾥先定义好钢筋布置，再通过设计>钢筋混凝⼟截⾯验算>柱截⾯验算进⾏验算。

三、剪⼒墙的配筋设计⽬前版本剪⼒墙的配筋设计没有考虑边缘构件的设计要求，剪⼒墙是按直线段墙来做配筋设计的，具体设计⽅法见《混规》中有关规定。

另外Gen691版本暂时屏蔽了对剪⼒墙沿层⾼⽅向划分的功能，对于想进⾏细分的剪⼒墙可⽤下⾯的⽅法进⾏处理。

如下图所⽰，现在需要对中间层的剪⼒墙进⾏细分。

⾸先使⽤模型>单元>分割将中间层的剪⼒墙进⾏细分。

在模型>建筑物数据>⽣成层数据中⽣成层，然后将3、4、5层解除刚性板假定；将细分的每⼀层的墙单元定义为⼀个墙号；进⾏设计，该层墙体的配筋取横向划分后最下⾯的墙号2的配筋。

(完整版)线性分析与非线性分析的区别

线性分析在结构方面就是指应力应变曲线刚开始的弹性部分，也就是没有达到应力屈服点的结构分析非线性分析包括状态非线性，几何非线性，以及材料非线性，状态非线性比如就是钓鱼竿，几何比如就是物体的大变形，材料比如就是塑性材料属性。

2．非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多，主要可分为以下3种类型。

（1）状态变化（包括接触）许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。

例如，一根只能拉伸的电缆可能是松弛的，也可能是绷紧的；轴承套可能是接触的，也可能是不接触的；冻土可能是冻结的，也可能是融化的。

这些系统的刚度由于系统状态的改变而突然变化。

状态改变或许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能是由某种外部原因引起的（如在冻土中的紊乱热力学条件）。

接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型中一个特殊而重要的子集。

（2）几何非线性结构如果经受大变形，其变化的几何形状可能会引起结构的非线性响应。

如图5.2所示的钓鱼杆，在轻微的载荷作用下，会产生很大的变形。

随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲导致动力臂明显减少，致使杆在较高载荷下刚度不断增加。

（3）材料非线性非线性的应力-应变关系是结构非线性的常见原因。

许多因素可以影响材料的应力-应变性质，包括加载历史（如在弹-塑性响应状况下）、环境状况（如温度）、加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）等。

3．非线性结构分析中应注意的问题（1）牛顿-拉普森方法ANSYS程序的方程求解器可以通过计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。

然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程来表示，需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

一种近似的非线性求解是将载荷分成一系列的载荷增量。

可以在几个载荷步内或者在一个载荷步的几个子步内施加载荷增量。

在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷增量之前，程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。

遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地随着每一个载荷增量积累误差，最终导种结果失去平衡，如图5.3a所示。

6-非线性分析

二. 几何非线性

求解选项

激活大应变，即Large deform effects 设为on；或选择大位移，即Large Displacement Static选项；包含应力刚化项，即stress stiffness or prestress 设为 stress stiff on；
打开自动时间步长，给出范围，以保证收敛即 AUTOTS设为on ；

设置线性搜索选项（LNSRCH），有助于收敛振荡。 solu>nonlinear>line search中一般缺省为prog chosen。
二. 几何非线性

注意事项

避免使用带中间节点的单元；
避免过分约束边界处的变形，以免产生应力奇异；
大应变分析时，打开自由度位移预测选项 Solu>Nonlinear>Predictor---Program Chosen，以预测网格的扭曲程度；

小应变分析用不协调模式plane42和solid45；
大应变分析用plane182和solid185；

梁单元用beam188和beam189
壳单元用shell181。
三. 接触非线性

接触单元Contact

增强的拉格朗日法penal and lagrange k(2)=0是缺省选项；
单元非常扭曲、大摩擦系数或增强的拉格朗日法收敛行为不好时，可用罚函数法 penalty method k(2)=1；罚刚度，即法向刚度 normal penalty stiffness，系数在0.01---10之间，体积变形为1，弯曲变形为0.1；静态分析中，开始不连接的物体，建立接触前产生刚体位移，则可在刚体上加一些K非常小的软弹簧；无滑移时，摩擦问题ANSYS自动处理。

03非线性分析要点

第三部分非线性分析第一章非线性有限元概述1.1非线性行为1、非线性结构的基本特征是结构刚度随载荷的改变而变化。

如果绘制一个非线性结构的载荷一位移曲线，则力与位移的关系是非线性函数。

2、引起结构非线性的原因：a 几何非线性：大应变，大位移，大旋转（例如钓鱼竿的变形）b 材料非线性：塑性，超弹性，粘弹性，蠕变c 状态改变非线性：接触，单元死活3、非线性行为一一分析方法特点A 不能使用叠加原理！B 结构响应与路径有关，也就是说加载的顺序可能是重要的。

C 结构响应与施加的载荷可能不成比例。

1.2非线性分析的应用1、一些典型的非线性分析的应用包括：非线性屈曲失稳分析金属成形研究碰撞与冲击分析制造过程分析（装配、部件接触等）材料非线性分析（塑性材料、聚合物）2、橡胶底密封：一个包含几何非线性（大应变与大变形），材料非线性（橡胶），及状态非线性（接触）的例子。

2.1非线性方程组的解法1、求解一个结构的平衡问题通常等于求解结构的总位能的驻值问题。

结构总位能n ：口 "3弋门心 2、增量法：就是将荷载分成一系列的荷载增量，即 ANSYS 中的荷载步或荷载子步。

A 要点：在每一个荷载增量求解完成后，继续进行下一个荷载增量之前，刚度矩阵以反映结构刚度的变化。

B 增量法的优点：可以追踪结构变形历程，这对于材料或几何非线性（特别是极限值屈曲分析）十分有用。

C 增量法的缺点：随着荷载步增量的增加而产生积累误差，导致荷载-位移曲线飘移。

D 对飘移进行平衡修正，可以大大提高增量法的精度。

应用最广的就是在每一级载荷增量上用Newton-Raphsor 或其变形的迭代法。

3、迭代法：割线刚度法：收敛性差，因此很少应用切线刚度法Newto n-Ra phsor 迭代法：切向刚度法中 2.2 Newto n-Ra phsor 迭代法 1、优点：对于一致的切向刚度矩阵有二次收敛速度。

第14章-几何非线性有限元分析1

d tx2 '' d tx2 '" d tx2
d tx3 '' d tx3 '" d tx3
eijk d 0xid 0xjd 0xk
eijk d txid txjd txk
3.1 物体运动的物质描述-体积及面积变换公式
d tx1
t '' dV d tx1 "' d tx1
t t 0 i j 0
t t t ijk 0 j m
d xi x , d x j
0 0 t i j
0
t
d xn ni dA e ( x , )( x , )d xm
t 0 k n 0
0 0 0 0
d 0xn (0t xi ,l )t ni t dA eijk (0t xi ,l )(0t x j ,m )(0t xk ,n )d 0xm
初始位形两邻点的距离为
t d 0xi 0xi( tx j d tx j )0xi( tx j )0 x , d t i j xj
因此可以将变形梯度视作一种线性变换，它将参考位形 t 0 中的线元变换为现时位形中的线元 d xi ，这变换中既 d xi 有伸缩，也有转动。变形梯度在大变形分析中很重要。
t xi t t ui t x 0 i, j ij 0 ui , j ij 0 0 xj xj
t 0 i, j
0xi t t ui t x 0 i, j ij ij t ui , j t t xj xj
t t i, j
( ds ) d xid xi
0 2 0 0
3.4 Green和Almansi应变张量

桥梁结构几何非线性分析、特殊问题的讨论

5.2 稳定函数与几刚度矩阵
问题：非线性分析时可能有许多刚度矩阵表达形式，如何选用？思路：对比稳定函数与几何刚度矩阵元素之间的区别和联系。如图 11.10 所示压杆的 M、Q 和位移为正，其挠曲平衡微分方程为：如下图所示压杆的M、Q和位移为正，其挠曲平衡微分方程为：
1.4.1 稳定函数与几何刚度矩阵
(11－59)
5.桥梁结构几何非线性分析特殊问题的讨论(续)
5.2 稳定函数与几何刚度矩阵
或：
2C 2 S 2 C S (2C 2 S 2 ) CS u 2 2 Q i l l l l i M CS i EI i C S l u (11－60) Qj l 2C 2S 2 (C S ) j j M 2 J l l Sym m C c s ,S 2 其中, C 2 2 2 是轴力 N 的函数，称为稳定函数，其值随的变化而 c s c s
方程的解为：
Mj x Mi x y C1 sin C 2 cos (1 ) x l l N l N l N 其中： l EI y | x 0 0, y | x l l 引入边界条件：
得：
x
x
(11－51) (11－52)
C1
M j M i cos N sin
对比表明，几何刚度阵系数就是稳定函数忽略高阶项的轴力影响 l 也增大。但由于与成正比，有限元分析中，只要减小单元长度，就可避免系数。从以上讨论可以看到：当 >3时，随着的增大，几何刚度矩阵的使用几何刚度阵产生的这种误差。误差也增大。但由于与l成正比，有限元分析中，只要减小单元长度，就可避免使用几何刚度阵产生的这种误差。

2 几何刚度

几何刚度
做几何非线性分析时，经常碰到这个概念，各种学习资料解释时，出现这样几句话：
1 非线性分析时，几何刚度初始荷载的影响的影响将反应到内力中去，因此不需要给单元添加初始荷载；
2 线性分析时，几何刚度初始荷载只对几何刚度有影响，并不会反应到内力中去，需要给单元添加初始荷载。

理解这个概念，首先要明白几何刚度初始荷载的功能：形成结构的几何刚度矩阵，只有刚度意义，不含内力。

几何刚度在大位移分析和小位移分析（P-deta)中都能使用，对应程序中的大位移/几何刚度初始荷载和小位移/初始单元内力。

不同之处：
1 进行非线性分析时，是在变形后的位置建立平衡方程，产生初始的几何刚度荷载工况对应的内力状况会迭代出来，即在特定的几何刚度下，要达到平衡状态，不作用任何外荷载时，程序能计算出对应的内力。

因此，虽然不含内力，但几何刚度初始荷载的影响将反应到最后的内力中去，不需要给单元添加初始荷载。

2 进行线性分析时，是在变形前的位置建立平衡方程，在没有外荷载作用下，内力对应为0，小位移/初始单元内力只能影响结构的刚度，如要考虑内力，需要给荷载工况添加单元内力。

3 进行非线性分析时，几何刚度会变化；进行线性分析时，初始单元内力（几何刚度）不变化。

MIDASGen软件常见问题与解答2

问：转换梁上支撑两道剪力墙怎么建模？答：可以在转换梁两侧设两个结点，在结点上再建立两道剪力墙，同时将此两节点与对应的转换梁节点采用刚性连接（刚臂）。

问：一个柱子上设置两道平行的框架梁怎么建模？答：可以将一根梁设置在柱节点上，然后再设置一新节点，利用刚性连接功能，将此节点与柱节点做刚性连接，再在此节点上建立另外一个框架梁。

问：跨层转换梁的建模问题，即一根转换梁连接上下层楼板？答：可将转换梁用板单元来建模即可。

问：对于有斜柱的结构个别层的层间位移没有输出的原因？答：原因可能由于本层的节点与下一层没有对应的节点，一般是指同一杆件的上、下节点。

问：转换层结构分析建模时，需要注意那些问题？答：需要注意：1、需将转换层的楼板刚性假定解除，否则转换梁分析完不会出现轴力，无法按偏心受拉构件进行配进设计。

2、转换梁上部的墙单元或板单元需要细分，且转换梁也需要细分，满足位移协调条件。

问：MIDAS/Gen能否计算箱基？答：使用MIDAS/Gen计算箱基的步骤如下：1、用板单元建立侧墙和底板、顶板，用梁单元模拟梁、柱。

2、将土压力、核爆等荷载按压力荷载或流体压力荷载输入。

3、如果考虑为弹性地基板，可在底板处加单向受压弹簧。

4、分析后，使用“结果/局部方向内力的合力”功能或查看板单元内力时候使用“剖断面”功能，求出板单元的内力。

问：PKPM中刚性板及弹性楼板在MIDAS/Gen中如何实现？答：一、PKPM中的“刚性楼板”即楼板面内无限刚，面外刚度为零。

MIDAS/Gen中只需在定义层数据时选择考虑刚性板即可。

二、PKPM中的“弹性板6”即采用壳元真实计算楼板平面内和平面外的刚度。

MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时真实输入板的面内和面外厚度。

注意在定义层数据时应该选择不考虑刚性板。

三、PKPM中的“弹性板3”即假定楼板平面内无限刚，楼板平面外刚度是真实的。

MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时，输入平面内厚度为0，平面外厚度为楼板真实厚度。

midascivil可以分析材料非线性与几何非线性

midascivil可以分析材料非线性与几何非线性篇一：midaS几何非线性理论知识当结构的变形相对杆件长度已不能忽略时，为了在结构变形后的形状上建立平衡，并考虑初始缺陷对结构屈曲承载力的影响，必须对结构进行基于大挠度理论的非线性屈曲分析。

在midas中可以这样处理：对于索结构或张悬梁结构中，定义的只受拉索单元并不能进行特征值分析，因为其只能定义在几何非线性分析中。

如要进行特征值分析，那么要将只受拉索单元转换为只受拉桁架单元。

先对该结构进行几何非线性，得出自重作用下的初始索力，然后将索单元定义为只受拉桁架单元，将计算所得的索力按初始荷载加到单元中：荷载－>初始荷载－>小位移－>初始单元内力加入张力。

1、问：在midaS中如何计算自重作用下活荷载的稳定系数(屈曲分析安全系数)?答：稳定分析又叫屈曲分析，所谓的荷载安全系数(临界荷载系数)均是对应于某种荷载工况或荷载组合的。

例如：当有自重w和集中活荷载P作用时，屈曲分析结果临界荷载系数为10的话，表示在10*(w+P)大小的荷载作用下结构可能发生屈曲。

但这也许并不是我们想要的结果。

我们想知道的是在自重(或自重+二期恒载)存在的情况下，多大的活荷载作用下会发生失稳，即想知道w+Scale*P中的Scale值。

我们推荐下列反复计算的方法。

步骤一：先按w+P计算屈曲分析，如果得到临街荷载系数S1。

步骤二：按w+S1*P计算屈曲，得临界荷载系数S2。

步骤二：按w+S1*S2*P计算屈曲，得临界荷载系数S3。

重复上述步骤，直到临街荷载系数接近于1.0，此时的S1*S2*S3*Sn 即为活荷载的最终临界荷载系数。

(参见下图)midas官方网站的说话，供大家参考：考虑几何非线性同时进行稳定分析可以实现。

方法如下：1、将进行稳定分析所用荷载定义在一个荷载工况下；2、定义非线性分析控制，选择几何非线性，在非线性分析荷载工况中添加此荷载工况，并对其定义加载步骤；3、分析；4、查看结果中的阶段步骤时程图表，查找变形发生突变的位置点，及加载系数，即可推知发生失稳的极限荷载。

计算力学中的非线性分析研究

计算力学中的非线性分析研究计算力学是一门研究力学问题的学科，其主要研究对象是物体的运动规律以及力的作用情况。

在实际工程问题中，往往存在着非线性的情况，因此非线性分析在计算力学中具有重要的研究意义。

非线性分析的基本概念非线性分析即研究非线性问题的方法和技术。

与线性分析不同，非线性分析需要考虑物体的非线性力学特性，如材料的非线性行为、几何形状的非线性效应等。

在非线性分析中，常常会遇到以下几类问题：1. 材料非线性问题：材料的应力-应变关系不再遵循线性弹性模型，而是呈现出非线性行为的特征。

这涉及到材料的塑性、粘塑性、弹塑性等非线性性质的描述和分析。

2. 几何非线性问题：物体的几何形状发生变化时，会引起内部应力和应变的变化，从而对物体的力学行为产生显著影响。

几何非线性问题描述了物体在大变形情况下的力学响应。

3. 边界条件非线性问题：对于某些问题，边界条件的变化可能引起物体力学行为的非线性变化。

边界条件非线性问题研究的是如何在不同边界条件下对物体的力学问题进行分析。

非线性分析方法非线性分析方法主要包括两个方面：数值方法和解析方法。

数值方法是指通过建立数学模型，利用计算机进行数值计算求解。

其中，有限元法（FEM）是最常用的数值分析方法之一。

它将连续的物体划分为有限个单元，通过在每个单元内建立适当的形函数和节点，将强度计算问题转化为求解线性方程组的问题。

有限元法在非线性分析中有着广泛的应用。

解析方法是指利用数学分析手段求解非线性问题的方法。

在非线性分析中，解析方法常常用于线性化求解。

其基本思想是将非线性问题线性化，然后利用线性求解的方法求解近似解。

通常，线性化求解可以通过泰勒级数展开来实现。

非线性分析在工程中的应用非线性分析在工程领域中有着广泛的应用。

以下是一些应用场景的介绍：1. 结构力学分析：在工程中，材料的非线性行为、几何变形的影响以及边界条件变化等都会对结构的力学行为产生显著影响。

非线性分析可以用于评估结构的强度和稳定性，并对结构进行优化设计。

应用ANSYS实现几何非线性分析方法

应用ANSYS实现几何非线性分析方法摘要：本文简要介绍了用ANSYS对杆系结构进行非线性分析时应当注意的问题及方法。

通过Williams双杆体系这个算例来介绍几何非线性全过程分析，表明ANSYS软件丰富的单元库、强大的求解器以及便捷的后处理功能，对工程结构进行非线性分析不失为一种很好的方法。

关键词：杆系结构；几何非线性ANSYS；全过程分析BEAM3对于许多工程问题，结构的刚度是变化的，必须用非线性理论解决，而几何非线问题就是非线性理论中的一类。

因几何变形引起的结构刚度变化的一类问题都属于几何非线性问题。

几何非线性理论一般可以分成大位移小应变即有限位移理论和大位移大应变理论即有限应变理论。

其核心是由于结构的几何形状或位置的改变引起结构刚度矩阵发生变化，也就是结构的平衡方程必须建立在变形后的位置上。

ANSYS程序充分考虑了这两种理论。

ANSYS所考虑的几何非线性通常分为3类：①大应变，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；②大位移，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；③应力刚化，是指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。

大应变包括大位移和应力刚化，此时应变不再是“小应变”，而是有限应变或“大应变”；大位移包括了其自身和应力刚化效应，但假定为“小应变”；应力刚化被激活时，程序计算应力刚度矩阵并将其添加到结构刚度矩阵中，应力刚度矩阵仅是应力和几何的函数，因此又称为“几何刚度”。

几何非线性问题一般指的是大位移问题，只有在材料发生塑性变形时，以及类似橡皮这样的材料才会遇到的大的应变，大变形一般包含大应变、大位移和应力刚化，而不加区分。

1几何非线性分析应注意的问题用ANSYS进行几何非线性分析时，首先要打开大位移选项，即（NLGEOM，ON），并设置求解控制选项，可根据问题类型而定。

Abaqus分析重要概念：线性非线性分析及注意事项

Abaqus分析重要概念：线性⾮线性分析及注意事项如果在分析过程中，外载荷与模型的响应之间为线性关系，去掉载荷后，模型能够恢复⾄初始状态，这就是⼀个线性分析，其特点是：1）⼏何⽅程的应变和位移的关系是线性的；2）物理⽅程的应⼒和应变的关系是线性的；3）根据变形前的状态建⽴的平衡⽅程是线性的；4）可以满⾜叠加原理。

上述 4 条中如果有 1 条不满⾜要求，就必须进⾏⾮线性分析。

如果外载荷与模型的响应之间具有⾮线性的关系，就属于⾮线性问题，它可以分为三类：⼏何⾮线性、边界条件⾮线性和材料⾮线性。

1）⼏何⾮线性如果模型在分析过程中出现⼤的位移或转动、突然翻转（snap through）、初始应⼒或载荷硬化（load stiffening），位移的⼤⼩会影响模型的响应，就是⼏何⾮线性问题。

⼏何⾮线性问题⽐较复杂，它不仅涉及⾮线性的⼏何关系，⽽且还涉及到依赖于变形的平衡⽅程等问题，其计算表达式与线性问题的表达式有很⼤的不同。

2）边界条件⾮线性如果在分析过程中边界条件发⽣变化，就属于边界条件⾮线性问题。

接触问题是最常见的边界条件⾮线性问题。

3）材料⾮线性如果材料的应⼒-应变关系曲线是⾮线性的，或者模型中涉及材料失效或与应变率相关的材料属性，就属于材料⾮线性（⼜称为物理⾮线性）。

常见的⾮线性材料包括：超过屈服点的⾦属材料、超弹性材料（如橡胶）、粘弹性材料、亚弹性材料等。

例如：图1是低碳钢单轴拉伸试验的应⼒-应变关系曲线，图2是橡胶的应⼒-应变关系曲线。

图1 低碳钢单轴拉伸的应⼒-应变关系曲线图2 橡胶的应⼒-应变关系曲线材料⾮线性问题的处理⽅法⽐较简单，只需要将材料的本构关系在每个增量步中线性化，就可将线性问题的表达式推⼴于⾮线性分析中，⽽⽆需重新列出整个问题的表达式。

材料⾮线性问题⼜可以分为两类：a）不依赖于时间的⾮线性问题：施加载荷后，材料⽴刻产⽣变形，并且变形不随时间的增加⽽变化；b）依赖于时间的粘（弹、塑）性问题：施加载荷后，材料不仅⽴刻发⽣变形，⽽且变形随时间的增加⽽继续变化。

第7讲几何非线性与屈曲分析

主讲：练章华教授
Lzh_CAE
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6．子步 7．自动时间步长 8．载荷和位移方向 9．非线性瞬态过程的分析
主讲：练章华教授
（1）子步数或时间步长（2）自动时间步长
以载荷增量加载，程序在每一步中进行平衡迭代
Lzh_CAE
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四、非线性分析的基本过程
主讲：练章华教授
非线性分析的步骤
1．建模 2．加载并求解 3．检查结果
主讲：练章华教授
非线性问题需要一系列带校正的线性近似来求解
纯粹增量近似与牛顿啦普森近似的关系
计算响应误差
真实响应
纯粹增量式解
Lzh_CAE
两给载荷增量
全牛顿－拉普森迭代求解
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3．非线性求解的组织级别
非线性求解级别：
载荷步子步平衡迭代
载荷步2
子步载荷步1
主讲：练章华教授
载荷步子步
rectng , 0 , 0.0032 , 0 , 0.0324
lesize , 2 , , , 20 , 1 lesize , 1 , , , 4 , 1
建模
mshape , 0 , 2d
mshkey , 1
amesh , 1 网格
fini
/solu
antype , 4
trnopt , full
lumpm , on
(m/s)
0
0.E+00
-50 -100 -150 -200 -250
2.E-05
(s)
4.E-05
6.E-05
8.E-05
1.E-04
Lzh_CAE
23
不同时刻等效应力及变形