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Abaqus：Abaqus 非线性静力分析教程

1 Abaqus 非线性静力分析简介

1.1 非线性静力分析的基本概念

非线性静力分析是结构工程分析中的一种高级方法，它考虑了材料、几何

和边界条件的非线性效应。在传统的线性静力分析中，应力与应变、力与位移

之间的关系被认为是线性的，但在实际工程问题中，这种假设往往不成立。例

如，当材料达到屈服点后，其应力-应变关系不再是线性的；大变形或大位移情

况下，结构的几何形状变化显著，不能忽略其对分析结果的影响；复杂的加载

路径或接触条件也会导致非线性行为。

1.1.1 材料非线性

材料非线性主要体现在材料的应力-应变关系上，如塑性、蠕变、超弹性等。

在 Abaqus 中，可以通过定义材料属性来实现材料非线性，例如使用*ELASTIC 和

*PLASTIC 关键字来定义弹塑性材料。

1.1.2 几何非线性

几何非线性考虑了结构变形对分析结果的影响，尤其是在大变形情况下。

Abaqus 通过使用*GEOMETRY 关键字来激活几何非线性分析。

1.1.3 边界条件和加载非线性

边界条件和加载非线性通常涉及接触、摩擦、预紧力等复杂条件。在

Abaqus 中，通过定义接触对(*CONTACT PAIR)和加载步骤(*STEP)来处理这类非线

性问题。

1.2 Abaqus 中非线性静力分析的应用范围

Abaqus 的非线性静力分析广泛应用于各种工程领域，包括但不限于：

� 复合材料分析：复合材料的层间效应、损伤累积和失效模式分析。

� 金属成型：如冲压、锻造等过程中的材料流动和变形分析。

� 结构优化：在非线性约束下寻找结构的最佳设计。

� 生物医学工程：人体组织的非线性力学行为分析。

� 土木工程：考虑土壤和结构相互作用的非线性静力分析。

1.2.1 示例：弹塑性材料的非线性静力分析

假设我们有一个简单的拉伸试样，材料为钢，其弹性模量为 200GPa，泊松

比为 0.3，屈服强度为 250MPa。我们将使用 Abaqus 进行非线性静力分析，以

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