Нелинейный анализ

Моделирование реалистичного поведения материалов и контактного взаимодействия

Все физические процессы, по своей природе, в определенной степени являются нелинейными. Например, при растягивании резиновой ленты тянуть ее становится всё труднее, поскольку увеличивается ее деформация; или же, если сгибать канцелярскую скрепку, то возникнет необратимая деформация. Различные примеры из повседневной практики, подобные этим, демонстрируют либо большие деформации, либо неупругое поведение материала. Игнорирование нелинейного поведения может привести к повреждениям изделия, проблемам безопасности и ненужным расходам для производителей.

Нелинейный отклик может быть вызван любой из особенностей поведения конструкции, например, большими перемещениями или деформациями, нелинейным поведением материала, контактным воздействием или другими нелинейными граничными условиями. В реальных условиях работы конструкций возможны различные сочетания этих нелинейностей. MSC Software предоставляет решения, охватывающих самые различные отрасли промышленности и способные помочь точно и эффективно моделировать конструкции с любой из указанных или со всеми видами нелинейностей.

MSC Software используется для моделирования нелинейностей самых различных типов:

Анализ больших перемещений и деформаций
Исследование поведения после потери устойчивости
Пластичность и вязкопластичность
Ползучесть и релаксация напряжений
Нелинейная упругое поведение
Сплавы с памятью формы
Порошковая металлургия
Гиперупругость
Свойства материала, зависящие от температуры
Связанный, электро-тепло-прочностной анализ

Производственные процессы, такие как штамповка, прокатка, сварка, клёпка и т. д.
Моделирование болтовых соединений
Разрушение материала
Механика разрушений и распространение трещин
Износ материала
Абляция и пиролиз
Мультифизика
3D-контакт с большими перемещениями
Анализ трения
Автоматическое перестроение КЭ сетки

Использование в промышленности:

Авиация и космос и Оборонная промышленность: Шасси летательных аппаратов, конструкция крыльев, фюзеляжей, уплотнители и гидравлика, листовая штамповка
Автомобилестроение: Трансмиссия, шины, сальники и прокладки, выхлопные системы, тормоза, подвеска, редукторы, сварка, заклёпки и разъемы
Электроника: Пайка, сварка, испытания на падение, уплотнения, переключатели и разъемы
Энергетика: Лопасти ветряных турбин, разрушение лопастей из композитных материалов, трансмиссии, пакеры, противовыбросовые устройства, сальники и прокладки, трубы и кожухи, сварные детали, наконечники сверла
Тяжелое машиностроение и Машиностроение: Редукторы, хомуты, ремни, шланги, металлообработка, опрессовка шлангов и проводов, сварка, экструзия
Медицина: Стенты, катетеры, кардиостимуляторы, зубные и коленные имплантаты, протезирование, мышцы и ткани, больничное оборудование, такое как кровати, инвалидные кресла
Железнодорожный транспорт: Исследование устойчивости при опрокидывании, конструктивные элементы, сварка, соединения и разъемы
Кораблестроение: Структурный анализ, клепка, болтовые соединения, сварка, герметизация

Геометрическая нелинейность

КРУЧЕНИЕ БАЛКИ

ИЗГИБ ПОДКРЕПЛЕННОЙ
ОБОЛОЧКИ

Конструкции, чья жесткость зависит от перемещений, называются геометрически нелинейными. Геометрическая нелинейность обуславливает такие явления, как повышение жесткости закрепленной пластины под действием нагрузки, а также явления потери устойчивости или «прощелкивания» тонкостенных конструкций. Если не учитывать эти геометрические эффекты, то компьютерное моделирование может выдавать ошибочные результаты.

Физическая нелинейность (Нелинейность материала)

ВЫТЯЖКА ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

ОРТОДОНТИЧЕСКАЯ ДУГА ИЗ НИТИНОЛОВОГО
СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

Физической нелинейностью называется способность материала проявлять нелинейный отклик при его деформации. Примерами ее могут быть упруго-пластическое поведение, гиперупругость, разрушение и растрескивание, а также свойства материала, зависящие от температуры и времени, например, вязкоупругое или вязкопластическое поведение (ползучесть). Нелинейность материала часто, но не всегда, характеризуется постепенным ослаблением конструкций при приложении возрастающих сил вследствие накоплений внутренних разрушений.

Граничная нелинейность

ФРИКЦИОННОЕ СЦЕПЛЕНИЕ

УПЛОТНЕНИЕ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРОВ

При рассмотрении очень упругих деталей или узлов конструкции, состоящих из нескольких деталей, последовательное нагружение может привести к контакту детали с самой собой или с другой деталью. Это характерно для определенного класса геометрически нелинейных эффектов, известных под общим названием граничная или «контактная» нелинейность. В случае нелинейности граничных условий жесткость конструкции или узла может значительно измениться, если две и более детали войдут в контакт или наоборот, выйдут из первоначального контакта. В качестве примеров можно взять болтовые соединения, зубчатые передач и герметизирующие или замыкающие механизмы различных видов.

MSC Software Corporation

Нелинейный анализ