从本质上讲,工程中所有的力学问题都是非线性的。一些经典的线性力学理论都是对实
际问题基于某些假定的简化处理,如小变形假定、线弹性假定、边界条件保持不变假定等,不满足上述假定中的任意一种假定,就会产生非线性现象。
结构非线性分析可以分为三类:材料非线性、几何非线性、接触非线性
(1) 材料非线性
材料非线性是指材料本构方程中应力和应变的关系不再保持线性。例如,大多数金属材料和塑料材料在低应变时具有良好的线性应力-应变关系,但在高应变时,材料屈服,应力-应变为非线性关系。
(2) 几何非线性
几何非线性是指结构在载荷作用过程中会产生大的位移和转动,如板壳结构的大挠度、屈曲和后屈曲问题,此时材料可能仍保持为线弹性状态,但是结构的平衡方程必须建立于变形后的状态,以考虑变形对平衡的影响,同时由于实际发生的大位移、大转动,使几何方程不能简化为线性形式。
(3) 接触非线性
按触非线性是指结构中接触边界的位置、范围及接触面上力的大小、分布需要通过选代求解,也称边界非线性。
例如,我们的产品行李箱盖板摆放在车内钣金上,边界接触存在摩擦力,中部承载时,边界接触位置和大小会发生变化,这就属于接触非线性的范畴。