ANSY S 结构非线性分析指南 4-1 第四章 材料非线性分析 4.1 材料非线性概述 许多与材料有关的参数可以使结构刚度在分析期间改变。塑性、非线性弹性、超弹性材料、混凝土材料的非线性应力—应变关系，可以使结构刚度在不同载荷水平下(以及在不同温度下)改变。蠕变、粘塑性和粘弹性可以引起与时间、率、温度和应力相关的非线性。膨胀可以引起作为温度、时间、中子流水平(或其他类似量)函数的应变。 ANSYS程序应可以考虑多种材料非线性特性： 1．率不相关塑性指材料中产生的不可恢复的即时应变。 2．率相关塑性也可称之为粘塑性，材料的塑性应变大小将是加载速度与时间的函数。 3．材料的蠕变行为也是率相关的，产生随时间变化的不可恢复应变，但蠕变的时间尺度要比率相关塑性大的多。 4．非线性弹性允许材料的非线性应力应变关系，但应变是可以恢复的。 5．超弹性材料应力应变关系由一个应变能密度势函数定义，用于模拟橡胶、泡沫类材料，变形是可以恢复的。 6．粘弹性是一种率相关的材料特性，这种材料应变中包含了弹性应变和粘性应变。 7．混凝土材料具有模拟断裂和压碎的能力。 8．膨胀是指材料在中子流作用下的体积扩大效应。 4.2 塑性分析 4.2.1 塑性理论简介 许多常用的工程材料，在应力水平低于比例极限时，应力—应变关系为线性的。超过这一极限后，应力—应变关系变成非线性，但却不一定是非弹性的。以不可恢复的应变为特征的塑性，则在应力超过屈服点后开始出现。由于屈服极限与比例极限相差很小，ANSYS程序在塑性分析中，假设这二个点相同，见图 4-1。 图 4-1 弹塑性应力-应变曲线 塑性是一种非保守的(不可逆的)，与路径相关的现象。换句话说，荷载施加的顺序，以及什么时候发生塑性响应，影响最终求解结果。如果用户预计在分析中会出现塑性响应，则应把荷载处理成一系列的小增量荷载步或时间步，以使模型尽可能附合荷载—响应路径。最大塑性应变是在输出(Jobname.OUT)文件的子步信息中打印的。 ANSY S 结构非线性分析指南 4-2 在一个子步中，如果执行了大量的平衡迭代，或得到大于15%的塑性应变增量，则塑性将激活自动时间步选项[AUTOTS](GUI：Main Menu>Solution> Sol'n Control:Basic Tab 或 Main Menu>Solution>Unabridged Menu> Time /Frequenc>Time and Substps)。如果取了太大的时间步，则程序将二分时间步，并重新求解。 其他类型的非线性行为可以与塑性同时产生。实际上，大位移和...
