第一章结构非线性分析概述 1.1什么是结构非线性 在日常生活中,经常会遇到结构非线性。例如,当用钉书针钉书时,金属钉书钉将永久地弯曲 成一个不同的形状(图1-1a)。如果你在一个木架上放置重物,随着时间的推移木架将越来越下垂(图 1-1b)。当在汽车或卡车上装载货物时,它的轮胎和下面路面间接触面将随货物重量而变化(图1-1c) 如果将上述例子的载荷变形曲线画出来,用户将发现它们都显示了非线性结构的基本特征一结构刚 度改变 (a)钉书针 TITHdhn t1 tt b)末架 c)轮胎 图1-1结构非线性行为的常见例子 引起结构非线性的原因很多,它可以被分成三种主要类型:状态改变、几何非线性、材料非线 1.1.1状态变化(包括接触 许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。例如,一根只能拉伸的电缆可能是松的 也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的。冻土可能是冻结的,也可能是融化的。 这些系统的刚度由于系统状态的改变而变化。状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中),也 可能由某种外部原因引起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。 接触是一种很普遍的非线性行为。接触是状态变化非线性中一个特殊而重要的子集。参见第五 章 1.1.2几何非线性 如果结构经受大变形,它几何形状的变化可能会引起结构的非线性响应。一个例子是图1-2所 示的钓鱼杆。随着垂向载荷的増加,杆不断弯曲以致于力臂明显地减少,导致杆端显示出在较高载 荷下不断增长的刚性。几何非线性的特点是大位移、大转动