结构非线性分析技术规程

为初学ansys非线性的学者提供基础知识和实例

目 录

非线性结构分析的定义 1

非线性行为的原因 1

非线性分析的重要信息 3

非线性分析中使用的命令 8

非线性分析步骤综述 8

第一步：建模 9

第二步：加载且得到解 9

第三步：考察结果 16

非线性分析例题（GUI方法） 20

第一步：设置分析标题 21

第二步：定义单元类型 21

第三步：定义材料性质 22

第四步：定义双线性各向同性强化数据表 22

第五步：产生矩形 22

第六步：设置单元尺寸 23

第七步：划分网格 23

第八步：定义分析类型和选项 2

《工程结构非线性》作业

学院： 土 木 工 程 学 院 专业： 结 构 工 程 姓名： 汪 洋 学号： S10011056

教师： 方志（教授）

目 录

作业……………………………………………………………………………………………3 1 偏压柱的跨中最大挠度的解析解………………………………………………………………3 2用有限元软件ABAQUS建立题中所给的弯压柱的力学模型，并计算跨中最大挠…………4 2.1 给出一个实例………………………………………………………………………………4 2.2 确定材料的本构模型………………………………………………………………………4 2.3 建立有限元模型……………………………………………………………………………5 2.4 模拟结果分析对比…………………………………………………………………………12 3 ABAQUS有限元软件分析的理论背景（来自ABAQUS帮助文件）………………………14 4 对结构几何非线性和稳定的关系进行讨论……

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—结构刚度改变。

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、材料非线性。 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

1 总则

1.0.1为在建筑钢结构焊接中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于桁架或网架（壳）结构、多层和高层梁／柱框架结构等工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构工程中，钢材厚度大于或等于3ｍｍ的碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接。适用的焊接方法包括手工电弧焊、气体保护焊、自保护焊、埋弧焊、电渣焊、气电立焊、栓钉焊及相应焊接方法的组合。

1.0.3钢结构的焊接必须遵守国家现行的安全技术和劳动保护等有关规定。

1.0.4钢结构的焊接除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

2 基本规定

2.0.1建筑钢结构工程焊接难度可分为一般、较难和难三种情况。施工单位在承担钢结构焊接工程时应具备与焊接难度相适应的技术条件。建筑钢结构工程的焊接难度可按下表区分。

2.0.2施工图中应标明下列焊接技术要求：

1 应明确规定结构构件使用钢材和焊接材料的类型和焊缝质量等级，有特殊要求时，应标明无损探伤的类别和抽查百分比；

2 应标明钢材和焊接材料的品种、性能及相应的国家现行标准，并应对焊接方法、焊缝坡口形式和尺寸、焊后热处理要求等作出明确规定。对于重型、大型钢结构，应明确规定工厂制作单元和工地拼装

ANSYS非线形分析指南 几何非线形分析

几何非线性分析

随着位移增长，一个有限单元已移动的坐标可以以多种方式改变结构的刚度。一般来说这类问题总是是非线性的，需要进行迭代获得一个有效的解。 大应变效应

一个结构的总刚度依赖于它的组成部件（单元）的方向和单刚。当一个单元的结点经历位移后，那个单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式改变变。首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变。（看图2─1(a)）。其次，如果这个单元的取向改变，它的局部刚度转化到全局部件的变换也将改变。（看图2─1（b)）。小的变形和小的应变分析假定位移小到 足够使所得到的刚度改变无足轻重。这种刚度不变假定意味着使用基于最初几何形状的结构刚度的一次迭代足以计算出小变形分析中的位移。（什么时候使用“小”变形和应变依赖于特定分析中要求的精度等级。

相反，大应变分析说明由单元的形状和取向改变导致的刚度改变。因为刚度受位移影响，且反之亦然，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。通过发出NLGEOM，ON（GUI路径Main Menu>Solutio

钢筋焊接网混凝土结构技术规程

Technical specification for concrete structures

reinforced with welded steel fabric

JGJ 114━2003

批准部门：中华人民共和国建设部

施行日期：2 0 0 3 年 9 月 1 日

公 告

第161号

建设部关于发布行业标准

《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》的公告

现批准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》为行业标准，编号为JGJ 114—2003，自2003年9月1日起实施。其中，第3.1.4、3.1.5、5.1.2条为强制性条文，必须严格执行。原行业标准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97同时废止。

中华人民共和国建设部

2003年7月11日

根据建设部建标[2000] 284号文的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，对《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97进行了修订。

本规程的主要技术内容是：1.总则；2.术语、符号；3.材料；4.设计计算；5.构造规定；

6.施工；7.附录A～附录E。

修订的主要内容是：1.适用范围扩大到市政工程的桥梁和路面等，增加了冷

中华人民共和国行业标准

钢筋焊接网混凝土结构技术规程

Technical specification for concrete structures

reinforced with welded steel fabric

JGJ 114━2003

批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2 0 0 3 年 9 月 1 日

中华人民共和国建设部

公 告 第161号

建设部关于发布行业标准

《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》的公告

现批准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》为行业标准，编号为JGJ 114—2003，自2003年9月1日起实施。其中，第3.1.4、3.1.5、5.1.2条为强制性条文，必须严格执行。原行业标准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97同时废止。

中华人民共和国建设部

2003年7月11日

前 言

根据建设部建标[2000] 284号文的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，对《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97进行了修订。

本规程的主要技术内容是：1.总则；2.术语、符号；3.材料；4.设计计算；5.构造规定；6.

钢筋焊接网混凝土结构技术规程

Technical specification for concrete structures

reinforced with welded steel fabric

JGJ 114━2003

批准部门：中华人民共和国建设部

施行日期：2 0 0 3 年 9 月 1 日

公 告

第161号

建设部关于发布行业标准

《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》的公告

现批准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》为行业标准，编号为JGJ 114—2003，自2003年9月1日起实施。其中，第3.1.4、3.1.5、5.1.2条为强制性条文，必须严格执行。原行业标准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97同时废止。

中华人民共和国建设部

2003年7月11日

根据建设部建标[2000] 284号文的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，对《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ／T 114—97进行了修订。

本规程的主要技术内容是：1.总则；2.术语、符号；3.材料；4.设计计算；5.构造规定；

6.施工；7.附录A～附录E。

修订的主要内容是：1.适用范围扩大到市政工程的桥梁和路面等，增加了冷

《高层建筑混凝土结构技术规程》

（JGJ3-2010）

主要修订内容

王华林

广东省建筑设计研究院

2010.11.23

1. 1.1

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）修订背景 根据原建设部建标[2006]77 号文的通知，由中国建筑科学研究院作为主编单位，会同有关设计、科研、教学和施工单位对《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002 进行全面修订。

1.2 参加修订工作的设计单位有：北京市建筑设计研究院、华东建筑设计研究院有限公司、广东省建筑设计研究院、中建国际（深圳）设计顾问有限公司、广州容柏生建筑工程设计事务所；研究单位有上海市建筑科学研究院（集团）有限公司；教学单位有清华大学；施工单位有北京建工集团有限责任公司、中国建筑第八工程局有限公司。

1.3 修订过程简述

规程修编准备工作始于2006年，2006年8月与主管部门签定规程的修订合同，同年12月召开修编组第一次工作会议，宣布修编组成立。完成本规程的送审稿之前，共召开修编组全体工作会议5次；参加与《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》的协调会10余次。

1.4 修订过程简述

1.5.1 规程修编组广泛调查研究，认真总结了近年来的工程实践经

ANSYS非线形分析指南 基本过程

非线性结构分析

非线性结构的定义

在日常生活中,会经常遇到结构非线性。例如，无论何时用钉书针钉书，金 属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。（看图1─1（a））如果你在一个木 架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。（看图1─1（b））。当在 汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。 （看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显 示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.

图1─1 非线性结构行为的普通例子

非线性行为的原因

引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型： 状态变化（包括接触）

许多普通结构的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散的,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在不同的值之间突然变化。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