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※ 引述《j6zoz04 (RTOO)》之銘言: : 各位好 : 最近在做一些簡單例子(ex.懸臂樑、單軸拉伸)的有限元分析時,想到一些疑問的地方: : 當不斷對結構施加力時,力-位移 的關係由 線性 逐漸進展到 非線性,此時的確材料 : 發生降伏。 : 就我的認知有限元的求解是 given 力 -> 位移 -> 應變 -> 應力 : 但是力-位移的關係是非線性就能代表後續 位移-應變、應變-應力 的關係是非線性的嗎? : 或許這些關係存在某種相依性? 又或是我個人有思考不周的地方? : 在此感到困惑,也不太確定這是力學的問題還是有限元的問題,故來向各位請教, : 謝謝 有限元素法的非線性大致上可以分成三種 1. 幾何非線性 (Geometry nonlinear) 2. 材料非線性 (Material nonlinear) 3. 接觸非線性 (Contact nonlinear) 幾何非線性來自於大變形理論,是由於幾何形狀的改變造成, 在有限元素法中,還包含了元素變形造成數值積分誤差產生的 非線性行為。 材料非線性來自於本構方程式(應力-應變關係)的非線性,是因 為材料本身的非線性行為(塑性、黏彈性、非線性彈性)。 接觸非線性來自於邊界條件的改變(通常是接觸狀態的改變)。 至於你的問題,位移-應變的非線性關係來自於 1.幾何非線性; 應變-應力的非線性來自於 2.材料非線性;但還有一種非線性是 接觸非線性,所以力-位移的關係非線性,不一定位移跟應變是 非線性的,可能是2,也可能是3,或者2+3。同理應變跟應力也是。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 182.233.131.66 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Cad_Cae/M.1694609699.A.340.html
j6zoz04: 謝g大,請問力-位移的非線性只有接觸問題嗎? 因為我做的 09/13 21:06
j6zoz04: 懸臂樑、單軸拉伸這種並不是接觸問題,還是會有力-位移的 09/13 21:06
j6zoz04: 非線性。 09/13 21:06
j6zoz04: 感覺上只要滿足2 or 3 就會造成 力-位移 的非線性,但不 09/13 21:06
j6zoz04: 清楚這些關係的相依性。 09/13 21:06
gamer: 1, 2, 3都會造成力-位移的非線性 09/13 22:58
gamer: 力-位移 (統御方程式)的解就是滿足上面這全部關係式的解 09/13 22:59
j6zoz04: 有點不解g您第二段話,根據G.E的位移解來求得的應變、應 09/14 08:35
j6zoz04: 力。跟 應變-位移、應力-應變之間的線性非線性與否,感覺 09/14 08:35
j6zoz04: 像是兩回事 09/14 08:35
gamer: 只有3條統御方程式無法求解,所以必須再加上應變-位移,本 09/14 21:04
gamer: 構方程式、協合條件這些方程式才有辦法求解出位移解 09/14 21:05
gamer: 所以力與位移關係的線性或非線性,取決於這全部方程式是線 09/14 21:06
gamer: 性還是非線性的。建議你可以稍微了解一下彈性力學理論,這 09/14 21:06
gamer: 樣會對你做這些事有比較深入的理解 09/14 21:07
j6zoz04: 就以前上課的內容,似乎可以靠3條平衡方程式(Navier’s E 09/15 11:55
j6zoz04: quation)來解出位移的。似乎和g大您說的不太一樣,或許只 09/15 11:55
j6zoz04: 能實際去找個問題解解看 09/15 11:55
gamer: Navier stoke eq.是incompressible flow的special case 09/16 00:45
gamer: 並不是generalized的force equilibrium eq. 09/16 00:47
gamer: generalized force equilibrium eq會有應力張量9個變數+力 09/16 00:49
gamer: 量三個分量+加速度3個分量,共15個變量,只有三條方程式怎 09/16 00:50
gamer: 麼解出15個變量? 09/16 00:50
j6zoz04: 因為我看Equations of Equilibrium in Terms of Displace 09/18 10:17
j6zoz04: ments (Navier’s Equation) 感覺可以靠3條方程解出3個位 09/18 10:17
j6zoz04: 移,剩下的(應變、應力)就可以靠關係式解出。 09/18 10:17
j6zoz04: 至於加速度,在彈力中不是=0嗎? 09/18 10:19
gamer: 你可以試試看,如果解出來再分享一下 09/18 11:41
sos011022: 我個人覺得這三個效應應該可以獨立施加在物體上,比如 09/19 21:44
sos011022: 說一個懸臂樑在樑總長的一半位置有一個側向力施加,雖 09/19 21:44
sos011022: 然並未達到塑性區域,但是如果看自由端的位移卻可能已 09/19 21:44
sos011022: 經非常大,必須要考慮幾何非線性才會正確。 09/19 21:44