静力学分析是结构分析的基础,目的是在静载荷作用下求出结构的应力分布、变形情况(刚度分析)、失稳可能性以及极限载荷等等。随着各个工业领域中结构工程的飞速发展,要求设计出强度高、质量轻、寿命长的先进结构,而且结构的工作环境往往很恶劣,致使结构某些部位,甚至全部材料超出弹塑性、蠕变、粘弹性、粘塑性等,结构破坏恰恰从这些部位开始;结构变形常常很大,传统的小变形假设已不再适用,要解决这些问题必须研究非线性。
线性问题满足胡克定律,即位移与力之间满足线性关系,但在实际问题中,绝大数结构中力与位移并不呈现线性关系,即非线性。
引起结构非线性的原因很大,一般可分为三类,即材料非线性、几何非线性以及边界条件非线性。
1.材料非线性问题
由于材料本身应力与应变之间的非线性关系(不满足胡克定律)导致结构响应的非线性称为材料的非线性。
除材料固有的非线性外,加载过程的不同、结构所处环境的变化,如加载历程、环境条件以及加载时间总量等外部因素均可导致材料应力与应变关系的非线性。若载荷大得足以导致一些永久变形或应变非常高(如超过50%)时,分析时应使用非线性材料模型。
此外,结构应力集中点在超过弹性极限进入塑性;结构高温时弹性极限常常下降很多,而且往往表现为应变与时间相关现象,如保持应力不变应变随时间增长的蠕变现象,又如应力不仅与应变有关,还与时间有关的粘性现象等,这些问题的分析均需使用非线性材料模型。
l 塑性材料
塑性材料(Plasticity Material):材料在外力作用下,产生较显著变形而不发生破坏。在工程材料中常常经延伸率大于5%的材料定义为塑性材料。
脆性材料
线性问题满足胡克定律,即位移与力之间满足线性关系,但在实际问题中,绝大数结构中力与位移并不呈现线性关系,即非线性。
引起结构非线性的原因很大,一般可分为三类,即材料非线性、几何非线性以及边界条件非线性。
1.材料非线性问题
由于材料本身应力与应变之间的非线性关系(不满足胡克定律)导致结构响应的非线性称为材料的非线性。
除材料固有的非线性外,加载过程的不同、结构所处环境的变化,如加载历程、环境条件以及加载时间总量等外部因素均可导致材料应力与应变关系的非线性。若载荷大得足以导致一些永久变形或应变非常高(如超过50%)时,分析时应使用非线性材料模型。
此外,结构应力集中点在超过弹性极限进入塑性;结构高温时弹性极限常常下降很多,而且往往表现为应变与时间相关现象,如保持应力不变应变随时间增长的蠕变现象,又如应力不仅与应变有关,还与时间有关的粘性现象等,这些问题的分析均需使用非线性材料模型。
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塑性材料(Plasticity Material):材料在外力作用下,产生较显著变形而不发生破坏。在工程材料中常常经延伸率大于5%的材料定义为塑性材料。
脆性材料
