结构非线性分析概述35页PPT
合集下载
非线性结构课件PPT
案例二：基于图状结构的社交网络分析
总结词
揭示关系、挖掘信息、广泛应用
VS
详细描述
图状结构是一种描述对象之间关系的非线 性结构，广泛应用于社交网络、生物信息 学等领域。社交网络分析基于图状结构， 能够揭示用户之间的联系和社交行为模式 ，挖掘出有价值的信息，如影响力传播、 社区发现等。
案例三：基于网状结构的网络流量预测模型
总结词
实时预测、优化资源、保障网络性能
详细描述
网状结构是一种复杂的非线性结构，用于描 述网络流量等复杂系统的动态变化过程。网 络流量预测模型基于网状结构，能够实时预 测网络流量变化趋势，为网络资源优化配置 提供依据，保障网络性能稳定和高效。
案例四：基于链状结构的图像分割算法
总结词
分割准确、计算效率高、应用广泛
03
非线性结构的设计方法
确定结构的初始状态
确定初始条件
在非线性结构设计中，需要明确结构的初始状态 ，包括位置、速度和加速度等物理量。这些初始 条件是结构演化的基础。
选择合适的模型
根据问题的性质和目标，选择适合的非线性模型 进行结构设计。需要考虑模型的稳定性、收敛性 和计算效率等因素。
设定结构的演化规则
非线性结构课件
目录
• 非线性结构概述 • 常见非线性结构类型 • 非线性结构的设计方法 • 非线性结构的优化策略 • 非线性结构在机器学习中的应用 • 非线性结构课件案例分析
01
非线性结构概述
定义与特点
01
02
定义：非线性结构是指 信息之间不是严格的按 照线性关系进行排列和 组织的一种结构形式， 也称为非顺序结构、网 状结构或链接结构。
优化结构的参数设置
总结词
合理设置参数，提高性能
结构非线性PPT课件
10.3.2 材料非线性模型
材料 模型
弹性 元件 ： 线性 非线 性
示意图
特点
示例
应力仅为应变的 函数，加卸载规 律相同。
{} D{}
对于线弹性材料 [D]]是常数，非 线弹性材料[D]
是位移向量 的
函数。
在应力充分小的 情况下几乎包括 所有材料例如， 金属、岩石、玻 璃、木材。
第12页/共74页
x
1 1
l
0
1
0 e 1 0 2l 2
1
0
1 e2
则有
d x
11
lLeabharlann 010d e 1 0 l2
1
0
1 e0
1
0
1d e
BL d e BN d e
第26页/共74页
第十章 结构非线性分析的有限单元法简介
BL
1 l
1
0
1
0
式中
BN
1 l2
0
1
0
1 e0
1
0
1d e 0 l
1
0
1
0 0
可得
KL V BL T DT BL dV
KN V BL TDT BN BN TDT BN BN TDT BL dV
第24页/共74页
第十章 结构非线性分析的有限单元法简介
由此，平衡方程式的增量形式可简记之
d KT d
返 回
KT KL KN KS
章 节
10.4.3 杆单元刚度
目 录
10.1.2 非线性问题求解
非线性问题用有限单元法求解的步骤和线性问题 基本相同，不过求解时需要多次反复迭代，基本三大 步骤如下：
材料 模型
弹性 元件 ： 线性 非线 性
示意图
特点
示例
应力仅为应变的 函数，加卸载规 律相同。
{} D{}
对于线弹性材料 [D]]是常数，非 线弹性材料[D]
是位移向量 的
函数。
在应力充分小的 情况下几乎包括 所有材料例如， 金属、岩石、玻 璃、木材。
第12页/共74页
x
1 1
l
0
1
0 e 1 0 2l 2
1
0
1 e2
则有
d x
11
lLeabharlann 010d e 1 0 l2
1
0
1 e0
1
0
1d e
BL d e BN d e
第26页/共74页
第十章 结构非线性分析的有限单元法简介
BL
1 l
1
0
1
0
式中
BN
1 l2
0
1
0
1 e0
1
0
1d e 0 l
1
0
1
0 0
可得
KL V BL T DT BL dV
KN V BL TDT BN BN TDT BN BN TDT BL dV
第24页/共74页
第十章 结构非线性分析的有限单元法简介
由此，平衡方程式的增量形式可简记之
d KT d
返 回
KT KL KN KS
章 节
10.4.3 杆单元刚度
目 录
10.1.2 非线性问题求解
非线性问题用有限单元法求解的步骤和线性问题 基本相同，不过求解时需要多次反复迭代，基本三大 步骤如下：
非线性系统分析方法PPT课件
相轨迹振荡远离原点，为 不稳定焦点
第30页/共52页
••
•
x 2n xn2 x 0
dx/dt x
0
中心点
相轨迹为同心圆，该奇点为 中心点
第31页/共52页
••
•
x 2n x n2 x 0
j s
dx/dt x
s 平面
鞍点
系统特征根一正一负，相轨 迹先趋向于——然后远离原 点，称为鞍点
第32页/共52页
•
x
x 0
相平面
•
x/ 0
x 0
•
(0,10) x
x 0
相平面 (0,-10)
第24页/共52页
4. 相轨迹的奇点
➢定义：二阶系统
••
•
x f (x, x) 0
在相平面上满足
x 0
f
(x,Βιβλιοθήκη x)0➢在奇点上相轨迹的斜率不定，为
的点
•
•
d x f (x, x) 0
dx
•
x
0
由奇点可以引出不止一条相轨迹
C(s)
+-
- -M
( j)(0.01 j 1)(0.005 j 1)
继电参数： M 1.7 死区参数：Δ 0.7 应用描述函数法作系统分析。
解：1. 死去继电特性的描述函数
4M N(X)
1 ( )2
X
X
第49页/共52页
2. 绘制描述函数的负倒数特性
1
X
N(X ) 4M 1 ( )2
•
相轨迹的等倾线方程 • f (x, x) x
第16页/共52页
•
• f (x, x)
x
结构非线性分析概述
1、几何非线性 应力～位移关系
L
注：索具有垂度引起的几何非线性效应
2、材料非线性 应力～应变关系
σ
理想塑性
fc
压碎
应变硬化
εm
εt
ft
εu
ε
3、接触非线性 力～变形关系
三、工程分析的本质 ➢工程结构受力本质上都是非线性问题
➢低应力条件下，可近似简化成弹性问题
➢小变形、小应变条件下，可近似简化成 线性问题
结构非线性分析
夏桂云
2011级桥隧、结构、岩土、力学研究生
目录
➢第一章：概述 ➢第二章：变分原理 ➢第三章：杆系结构几何非线性 ➢第四章：压弯构件的梁柱效应 ➢第五章：索结构的几何非线性 ➢第六章：材料的本构关系 ➢第七章：材料的强度准则
➢第八章：梁桥的非线性分析 ➢第九章：拱桥的非线性分析 ➢第十章：斜拉桥的非线性分析 ➢第士章：悬索桥的非线性分析
[5] W.F.Chen.Plasticity in reinforced concrete [M].New ork:McGraw-Hill Book Company,1982.
[6]朱伯龙,董振祥.钢筋混凝土非线性分析[M].上海:同济大学出 版社,1985.
谢谢
➢强度与稳定问题 强度问题---找出结构在稳定平衡状态
下的最大应力问题，前提是结构稳定平衡
稳定问题---防止结构不稳定平衡状态 的发生，找出结构外力与内力间不稳定的
平衡状态，是变形问题
➢一、二、三阶分析
一阶分析---线性分析，古典结构理论，不考虑变形对力的
影响，曲率采用工程曲率理论
1 2w
x2
第一章 概述
一、结构非线性分析的必要性
cm
非线性结构有限元分析课件
非线性结构有限元分析的步骤与流程
• 设定边界条件和载荷，如固定约束、压力 或力矩等。
非线性结构有限元分析的步骤与流程
01 步骤三：求解
02
选择合适的求解器，如Newton-Raphson迭代法或 直接积分法。
03 进行迭代计算，求解非线性结构的内力和变形。
非线性结构有限元分析的步骤与流程
01
步骤四：后处理
非线性有限元分析的基本概念
总结词
非线性有限元分析是一种数值分析方法，通过将复杂的结构或系统离散化为有限个小的单元，并建立 每个单元的数学模型，来模拟和分析结构的非线性行为。
详细描述
非线性有限元分析是一种基于离散化的数值分析方法，通过将复杂的结构或系统划分为有限个小的单 元（或称为有限元），并建立每个单元的数学模型，来模拟和分析结构的非线性行为。这种方法能够 考虑各种复杂的边界条件和材料特性，提供更精确的数值结果。
非线性有限元分析的常用方法
总结词
非线性有限元分析的常用方法包括迭代法、增量法、 降维法等。这些方法可以根据不同的非线性问题选择 使用，以达到更好的分析效果。
详细描述
在非线性有限元分析中，常用的方法包括迭代法、增量 法、降维法等。迭代法是通过不断迭代更新有限元的位 移和应力，逐步逼近真实解的方法；增量法是将总载荷 分成若干个小的增量，对每个增量进行迭代计算，最终 得到结构的总响应；降维法则是通过引入一些简化的假 设或模型，将高维的非线性问题降维处理，以简化计算 和提高计算效率。这些方法各有优缺点，应根据具体的 非线性问题选择使用。
03
02
弹性后效
材料在卸载后发生的变形延迟现象。
材料强化
材料在受力过程中发生的强度增加 现象。
04
结构非线性分析
结构非线性分析理论1.结构设计方法结构设计方法从传统的容许应力设计法发展到了基于概率统计的极限状态设计法。
传统的容许应力设计法是基于线弹性理论，依照经验选取一定的安全系数，以构件危险截面某一点的计算应力不超过材料的容许应力为准则，目前在某些领域仍在使用。
安全系数，是一个单一的根据经验确定的数值，没有考虑不同结构之间的差异，不能保证不同结构具有同等的安全水平。
此外，容许应力设计法以弹性理论计算内力，对那些发展塑性变形能提高承载力的构件或结构(如受弯构件)，比那些发展塑性变形不能提高承载力的构件或结构(如轴心受力构件)具有较大的安全储备。
概率极限状态设计法是采用数理统计方法按照一定概率确定荷载或材料的代表值，并给出结构的功能函数，用结构失效概率或可靠指标度量结构的可靠性。
《建筑结构可靠度设计统一标准》将极限状态分为两类：(1)承载能力极限状态，是指结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形；(2)正常使用极限状态，是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
结构按极限状态设计应符合下列要求：()0,21≥n X X X g （1.1）式((1.1)中g(X i )为结构功能函数，X i (i =1， 2……n)为基本变量，是指影响该结构功能的各种作用、材料性能、几何参数等。
目前我国结构设计规范基本都是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。
美国的钢结构设计采用了两种设计方法：ASD(Allowable Stress Design)和LRFD(Load and Resistance Factor Design)，即容许应力设计法和分项系数设计法，McCormac 指出LRFD 相比ASD ，并不一定节省材料，虽然在很多情况下可以取得这样的效果，而在不同荷载作用下能给结构提供等同的可靠性，对于活载和恒载，ASD 采用的安全系数是一样的，而LRFD 对恒载则采用了一个较小的荷载系数(恒载比活载能更准确的确定)，也就是说如果恒载大于活载，LRFD 比ASD 节省材料。
第二部分 结构非线性分析
课后作业
4）、应力刚化
5）、旋转软化
采用动态质量效应来调整（软化）旋转物体的刚度矩阵。
在小位移分析中这种调整近似于由于大的环形运动而 导致几何形状改变的效应。通常和预应力一起使用， 这种预应力由旋转物体的离心力产生，它不应和其他 变形如非线性、大挠度和大应变一起使用。
在ANSYS中旋转软化的激活方式：
材料模型 选项
经典双线 性随动强 化 双线性等 向强化
多线性随 动强化
多线性等 向强化
应力应变 曲线形式
双温度下应 力应变曲线 数
初始为各向同 性材料的小应 变问题(如大多 数金属)
6条
初始各向同 性材料的大 应变问题
6条
采用双线性选 项不足以表示 应力应变曲线 的小应变分析
ANSYS程序对这两种情况都可以建模，依赖于 所施加的载荷类型。加速度和集中力将不管单 元方向的改变而保持它们最初的方向，表面载 荷作用在变形单元表面的法向，且可被用来模 拟“跟随”力。下图说明了恒力和跟随力。
变形前后载荷方向
注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。 因此计算出的位移在最初的方向上输出。
步骤2：加载且得到解
在这一步中，你定义分析类型和选项，指定载荷 步选项，开始有限无求解。既然非线性求解经常要求 多个载荷增量，且总是需要平衡迭代，它不同于线性 求解。处理过程如下：
1、进入ANSYS求解器
命令：/Solution
GUI：Main Menu>Solution
2、定义分析类型及分析选项。分析类型和分析选项 在第一个载荷步后（也就是，在你发出你的第一个 SOLVL命令之后）不能被改变。ANSYS提供这些选项用 于静态分析。
在土壤和脆性材料中，屈服应力是与静水压应力 （侧限压力）有关的。侧限压力越高，发生屈服所 需要的剪应力越大。
4）、应力刚化
5）、旋转软化
采用动态质量效应来调整（软化）旋转物体的刚度矩阵。
在小位移分析中这种调整近似于由于大的环形运动而 导致几何形状改变的效应。通常和预应力一起使用， 这种预应力由旋转物体的离心力产生，它不应和其他 变形如非线性、大挠度和大应变一起使用。
在ANSYS中旋转软化的激活方式：
材料模型 选项
经典双线 性随动强 化 双线性等 向强化
多线性随 动强化
多线性等 向强化
应力应变 曲线形式
双温度下应 力应变曲线 数
初始为各向同 性材料的小应 变问题(如大多 数金属)
6条
初始各向同 性材料的大 应变问题
6条
采用双线性选 项不足以表示 应力应变曲线 的小应变分析
ANSYS程序对这两种情况都可以建模，依赖于 所施加的载荷类型。加速度和集中力将不管单 元方向的改变而保持它们最初的方向，表面载 荷作用在变形单元表面的法向，且可被用来模 拟“跟随”力。下图说明了恒力和跟随力。
变形前后载荷方向
注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。 因此计算出的位移在最初的方向上输出。
步骤2：加载且得到解
在这一步中，你定义分析类型和选项，指定载荷 步选项，开始有限无求解。既然非线性求解经常要求 多个载荷增量，且总是需要平衡迭代，它不同于线性 求解。处理过程如下：
1、进入ANSYS求解器
命令：/Solution
GUI：Main Menu>Solution
2、定义分析类型及分析选项。分析类型和分析选项 在第一个载荷步后（也就是，在你发出你的第一个 SOLVL命令之后）不能被改变。ANSYS提供这些选项用 于静态分析。
在土壤和脆性材料中，屈服应力是与静水压应力 （侧限压力）有关的。侧限压力越高，发生屈服所 需要的剪应力越大。
结构非线性反应PPT
m(t ) c(t )y(t ) k (t )y(t ) P(t ) ----增量方程 y
2.线加速度法
m(t ) c(t )y(t ) k (t )y(t ) P(t ) y
----增量方程
(t ) y(t ) y 2 y (t ) y (t )t (t ) (t )3 2! 3! y(t ) y (t ) (t )t y (t ) 2 2! y ( 4) (t ) (t ) y(t )t y (t ) 2 ~ k (t ) k (t ) 2!
§3.12 结构非弹性地震反应分析
一、结构的非弹性性质 滞回曲线：结构或构件在反复荷载作用下的力与非弹 性变形间的关系曲线。
受弯钢筋凝土构 件的滞回曲线
滞回模型：描述结构或 构件滞回关系的数学模 型。
双线性模型
双线性模型一般适 用于钢结构梁、柱、节 点域构件。 钢筋混凝土梁、柱、 墙等一般采用退化三线 性模型。
1 (ti ) [ P(ti ) f D (ti ) f s (ti )] y y(0) 0.0744 2. t=0.1s m ~ ~ y(0.1) y(0) y(0) 0.00248 y(0.1) y(0) y(0) 0.0744 P(ti )、k （ti ) （2）求 ~ 6 3 y(0.1) 0.05 弹性阶段 k (0.1) 60 k (t ) k (t ) m c(t )
3.计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及 y(ti 1 )、y(ti 1 ) 求ti时刻的状态向量及增量。
（1）求ti时刻的状态向量 y (ti ) y (ti 1 ) y (ti 1 )
y (ti ) y (ti 1 ) y (ti 1 ) (ti ) y
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结构非线性分析概述
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！