之前,我們已經為大家介紹了OptiStruct隱式非線性能做哪些類型的問題(沒好好學習前幾期的,老老實實去“往期回顧”~),那麼今天主要針對其中的幾何非線性進行詳細的介紹。
首先什麼是幾何非線性呢?
所謂線性變形體系是指位移與載荷呈線性關係的體系,而且當載荷全部撤除後,體系將完全恢復原始狀態。這種體系也稱為線性彈性體系,它需滿足三個條件:
(1)位移是微小的;
(2)材料的應力與應變關係滿足虎克定律;
(3)所有約束均為理想約束。
線性體系的力—位移曲線和應力—應變曲線均為直線。
當以上三種假設有一個或幾個不滿足時,就會出現非線性問題。如果結構的變位元使體系的受力發生了顯著的變化,以至不能採用線性體系的分析方法時就稱為幾何非線性,即力—位移關係不再是直線。如結構的大變形、大撓度的問題等。
在OptiStruct對於幾何非線性的啟用,只需要在NLSTAT(非線性准靜態)分析中設置參數LGDISP,我們可以在CONTROL CARD中設置⬇
• 1, 啟動幾何非線性
• -1, 取消啟動幾何非線性
飛機機翼的靜力測試就是典型的幾何非線性⬇
在OptiStruct中,幾何非線性設置與靜力分析中的設置有所不同的主要是以下兩點,
1)載荷類型
不同於靜載分析中的FORCE類型,這裡我們要用到
集中力:FORCE1、FORCE2
壓力:PLOAD2、PLOAD4
2)方向
方向可以和靜力中設置一樣為某個方向。但是我們看到在機翼靜力測試的這個案例中,機翼受力方向永遠是垂直於機翼表面的,那麼我們可以在OptiStruct中通過設置參數FLLWER啟動基於變形後幾何的跟隨力及壓力。
• 0/-1,基於變形前幾何
• 1,基於變形後幾何,考慮PLOAD#面積及法向的改變
• 2,基於變形後幾何,只考慮PLOAD#面積變化
• 3,基於變形後幾何,只考慮PLOAD#法向變化
就像這樣 ⬇,沿某一方向的力 vs 跟隨力
那麼讓我們來完整的看下幾何非線性的建模求解流程吧~
曲梁受力變形的完整流程
1. 網格 — 材料 — 屬性
2. 載荷邊界
3.
工況設置
上一節中我們已經介紹了,非線性准靜態工況的定義,這裡就不贅述啦~直接上圖
4. 開啟幾何非線性及跟隨力
除此之外,在OptiStruct中設置非線性彈簧也會用到幾何非線性。
這裡我們舉個例子,我們要定義一個只能受拉不能受壓的非線性彈簧。
將彈簧單元類型為cbush1d,屬性為pbush1D
2
剛度曲線定義:x軸為位移,y軸為力
3
工況設置為Non-linear quasi-static
(非線性准靜態分析)
4
打開大變形選項
5
在不同大小力的作用下的位移
幾何非線性到這裡就講完啦,下期我們將為大家講解第二種非線性類型 — 材料非線性,敬請期待喲~~~