13.1.3  几何非线性

13.1.3 几何非线性

小转动（小挠度）和小应变通常假定变形足够小以至于可以不考虑由变形导致的刚度阵变化，但是大变形分析中，必须考虑由于单元形状或者方向导致的刚度阵变化。使用命令NLGEOM，ON（GUI：Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Sol′n Control（：Basic Tab）或者Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu＞Analysis Type＞Analysis Options），可以激活大变形效应（针对支持大变形的单元）。大多数实体单元（包括所有大变形单元和超弹单元）、数梁单元和壳单元都支持大变形。

大变形过程在理论上并没有限制单元的变形或者转动（实际的单元还是要受到经验变形的约束，即不能无限大），但求解过程必须保证应变增量满足精度要求，即总体载荷要被划分为很多小步来加载。

1.大应变大挠度（大转动）

所有梁单元和大多数壳单元以及其他的非线性单元都有大挠度（大转动）效应，可以通过命令NLGEOM，ON（GUI：Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Sol’n Control（：Basic Tab）或者Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu＞Analysis Type＞Analysis Options）来激活该选项。

2.应力刚化

结构的面外刚度有时候会受到面内应力的明显影响，这种面内应力与面外刚度的耦合，即所谓的应力刚化，在面内应力很大的薄结构（如缆索、隔膜）中非常明显。

因为应力刚化理论通常假定单元的转动和变形都非常小，所以它应用小转动或者线性理论。但在有些结构里面，应力刚化只有在大转动（大挠度）下才会体现，如图13-7所示。

可以在第一个载荷步中利用命令“PSTRES，ON”（GUI：Main Menu＞Solution＞Una-bridged Menu＞Analysis Type＞Analysis Options）激活应力刚化选项。(https://www.daowen.com)

大应变和大转动分析过程理论上包括初始应力的影响，多于大多数单元，在使用命令“NLGEOM，ON”（GUI：Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Sol’n Control（：Basic Tab）或者Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu＞Analysis Type＞Analysis Options）激活大变形效应时，会自动包括初始刚度的影响。

图13-7 应力刚化的梁

3.旋转软化

旋转软化会调整（软化）旋转结构的刚度矩阵来考虑动态质量的影响，这种调整近似于在小挠度分析中考虑大挠度圆周运动引起的几何尺寸的变化，它通常与由旋转模型的离心力所产生的预应力（GUI：Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu＞Analysis Type＞Analysis Options）一起使用。

注意：

旋转软化不能与其他的几何非线性、大转动或者大应变同时使用。

利用命令OMEGA和CMOMEGA KSPIN选项（GUI：Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Inertia＞Angular Velocity）来激活旋转软化效应。