一、幾何非線性
幾何非線性指在大變形情況下應(yīng)變與位移之間的非線性關(guān)系。當(dāng)結(jié)構(gòu)的位移較大時,應(yīng)變與位移成非線性關(guān)系,這意味著結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生了大位移或大轉(zhuǎn)動。所謂大,不一定是指量值很大,而是指不計及這種位移或轉(zhuǎn)動時,會導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)很大誤差,甚至使分析計算無意義。
幾何非線性效應(yīng)一般可分為以下四類:
(1)大位移(或大轉(zhuǎn)動)、小應(yīng)變結(jié)構(gòu)在一定載荷下,盡管應(yīng)變比較小,但會產(chǎn)生較大的位移,這時必須考慮變形對求解過程的影響,平衡條件等應(yīng)考慮變形后位形。這樣一來,控制方程將體現(xiàn)出明顯的非線性。這種幾何非線性效應(yīng)表示為由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的單元空間方位變化而引起的結(jié)構(gòu)剛度變化c
(2)大位移、大應(yīng)變典型的問題如金屬的成形過程分析,材料在荷載作用下可能出現(xiàn)的較大非線性彈性應(yīng)變。處理這類大應(yīng)變問題時除了采用非線性的平衡方程和幾何關(guān)系以外,由于大應(yīng)變的特點,還需要引入相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系,很多大應(yīng)變問題和材料的非彈性性質(zhì)相聯(lián)系。
(3)應(yīng)力剛化結(jié)構(gòu)的面外剛度可能大大地受結(jié)構(gòu)中面內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的影響。面內(nèi)應(yīng)力和橫向剛度之間的耦合,通稱為應(yīng)力剛化。薄的、高應(yīng)力的結(jié)構(gòu),如纜索或薄膜結(jié)構(gòu),是最明顯的應(yīng)力剛化的例子。該分析功能適用于任何結(jié)構(gòu),但最適合于抗彎較弱的結(jié)構(gòu)。
(4)旋轉(zhuǎn)軟化旋轉(zhuǎn)軟化是指動態(tài)質(zhì)量效應(yīng)調(diào)整(軟化)旋轉(zhuǎn)物體的剛度矩陣。由于張拉膜中的索、膜構(gòu)件只能承受拉力、不能承受壓力和彎矩作用,對外荷載的抵抗主要通過變形來實現(xiàn),因而張拉膜在外荷載作用下變形較大,計算時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性。四種幾何非線性效應(yīng)中,張拉膜建筑的計算分析中涉及(1)和(3)。
二、材料非線性
膜材是非線性材料,其應(yīng)力一應(yīng)變曲線在應(yīng)力較大時變化較大,但通常設(shè)計應(yīng)力比斷裂強度小得多,因此計算時可近似認(rèn)為膜材是線彈性的,但應(yīng)考慮膜材的各向異性。
實地考察Field investigation
專注膜結(jié)構(gòu)
精心選材Carefully selecting materials
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