結構分析有三大非線性,材料/幾何/接觸非線性,其中材料與接觸相對來說比較直觀,今
天想跟大家討論的是幾何非線性問題。我覺得最能判別分析問題是否應該是幾何非線性的
方法是:加載力與加載處位移的關係是否是非線性的行為。舉個我自己特別容易感受的例
子是撥吉他弦,當你拇指下壓琴弦的時候,你可以深刻的感受到當你越往下撥動弦時,你
會需要越來越大的力才有機會繼續往下撥動弦,這時的拇指力與拇指向下的位移關係就是
“非線性”,而為什麼會有這樣的現象呢?事實上是吉他弦的軸向會在弦被下壓的過程當
中產生軸力,這個軸力會使整根琴弦被“繃緊”,使弦的剛性變強,這也就是為什麼同樣
的模擬設定下,使用幾何非線性的分析結果會比線性的分析結果位移量來的小(這裡點出
的是,不是“線性分析”就會模擬出小的變形量,大小變形區別不是計算結果的大小,而
是幾何方程的選擇,應該要了解分析問題,給予最適合的分析方法),而要描述這種耦合
行為就不能使用一般彈性力學中的幾何方程來描述,須要利用含有二階項的格林-拉格朗
日幾何方程,這個方程式的好處除了可以描繪出軸力耦合的效果外,也能使剛體運動時不
產生多餘的應變,這裡為什麼要特別指出剛體運動的原因是,在大變形問題(幾何非線性
)中,結構有時候是會產生旋轉的行為,如果不使用格林-拉格朗日方程,就會因為結構
只是旋轉而已,就產生多餘的應變,這是不合理的!最後感謝各位前輩能看到這邊,這裡
沒有太多的數學(硬!),因此會希望大家能夠給予我更多的意見,讓我能夠在分析這條
路上走的更有信心,先感謝各位了!