由荷载-变形曲线将会发现非线性结构的基本特征:变化的结构刚度。

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引起非线性的原因

引起非线性行为的原因很多,这里介绍三种主要原因:

 几何非线性

如果结构经受大变形,它变化的几何形状可能会引起结构的非线性响应,例如:随着钓鱼竿钓到鱼,竖向荷载就增加,杆不断弯曲以至于动力臂明显减少,导致杆端显示出较高的荷载下不断增长的刚性。

材料非线性

非线性的应力-应变关系是造成结构的非线性的常见的原因。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(如在蠕变响应情况下)。

状态非线性

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散的,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在不同的值之间变化。状态改变也许和荷载直接有关(如在电缆情况下),也可能由某种外部原因引起(如冻土中的紊乱力学条件)。ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。接触是一种很普遍的非线性行为,是状态变化非线性类型中一个特殊而重要的子集。