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    Simulation線性分析能代替非線性嗎?一個簡單實驗告訴你答案

     SW碩迪科技 2025-04-12 發(fā)布于北京

    眾所周知,有限元分析中的線性靜力分析其實是對模型的一種簡化分析,是在線性材料屬性、小變形以及準靜態(tài)加載條件前提條件下所做的一類仿真分析。而非線性分析則是包含材料非線性(如材料的塑性、超彈性等)、幾何非線性(如大變形、大轉動等)以及接觸非線性(如部件之間的接觸和摩擦)等情況,對模型進行的更準確的行為描述。

    在SOLIDWORKS Simulation線性靜力模塊分析中,其實是可以使用“接觸”定義的,從而可以進行一些“偽”非線性分析。

    以下通過一個簡單例子,來介紹下Simulation線性靜力與非線性靜力仿真分析對同一個模型仿真結果的影響。

    示例模型如下圖,由兩塊簡單平板組成,兩板之前存在一定的縫隙。

    固定兩板的左右兩端,并在上部板的另一端施加一個向下的力,此力足夠使兩板接觸并共同向下產(chǎn)生一定位移。

    首先使用線性靜力對該工況進行一次分析,得到應力與位移結果如下:

    之后使用非線性分析對同一模型再次計算,得到應力與位移結果如下:

    獲得結果對比如下:

    從結果對比上看,線性靜力與非線性靜力分析的結果非常接近,說明Simulation線性靜力模塊在處理接觸非線性問題上還是值得一用的。

    那么這兩個結果區(qū)別在哪里呢?

    我們通過查看兩個結果的動畫展示來揭開其真相。

    首先是線性靜力的結果動畫,截取開始時某幀,會發(fā)現(xiàn),在兩板還未接觸時,下板就已經(jīng)開始變形,并在最終一幀兩板才接觸在一起。

    而使用非線性靜力所得的結果動畫顯示,在兩板未接觸前,只有上板有變形輸出,直到兩板接觸后,下板才可以發(fā)生形變,最終到達最終結果處。

    因此,對于部分涉及接觸的算例,使用Simulation的線性靜力模塊也是同樣可以得出有效結果,并且提高計算效率。

    但是,當后處理過程需要涉及結果的中間過程時,使用線性靜力無法獲得中間過程的準確結果,此時就需要使用非線性分析來進行,從而獲得過程結果。

    附結果動畫

    Linear線性

    Nolinear非線性

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