结构分析有三大非线性,材料/几何/接触非线性,其中材料与接触相对来说比较直观,今
天想跟大家讨论的是几何非线性问题。我觉得最能判别分析问题是否应该是几何非线性的
方法是:加载力与加载处位移的关系是否是非线性的行为。举个我自己特别容易感受的例
子是拨吉他弦,当你拇指下压琴弦的时候,你可以深刻的感受到当你越往下拨动弦时,你
会需要越来越大的力才有机会继续往下拨动弦,这时的拇指力与拇指向下的位移关系就是
“非线性”,而为什么会有这样的现象呢?事实上是吉他弦的轴向会在弦被下压的过程当
中产生轴力,这个轴力会使整根琴弦被“绷紧”,使弦的刚性变强,这也就是为什么同样
的模拟设定下,使用几何非线性的分析结果会比线性的分析结果位移量来的小(这里点出
的是,不是“线性分析”就会模拟出小的变形量,大小变形区别不是计算结果的大小,而
是几何方程的选择,应该要了解分析问题,给予最适合的分析方法),而要描述这种耦合
行为就不能使用一般弹性力学中的几何方程来描述,须要利用含有二阶项的格林-拉格朗
日几何方程,这个方程式的好处除了可以描绘出轴力耦合的效果外,也能使刚体运动时不
产生多余的应变,这里为什么要特别指出刚体运动的原因是,在大变形问题(几何非线性
)中,结构有时候是会产生旋转的行为,如果不使用格林-拉格朗日方程,就会因为结构
只是旋转而已,就产生多余的应变,这是不合理的!最后感谢各位前辈能看到这边,这里
没有太多的数学(硬!),因此会希望大家能够给予我更多的意见,让我能够在分析这条
路上走的更有信心,先感谢各位了!