几何非线性分析仿真流程详解：以钓鱼鱼杆为例
几何非线性分析仿真流程详解：以钓鱼鱼杆为例
本篇文章将通过钓鱼鱼杆的案例，详细介绍几何非线性分析的仿真流程。文章将从非线性概念的简要介绍开始，重点讲解几何非线性分析的三大步三小步流程，并通过具体的软件操作步骤，帮助读者理解几何非线性分析的完整过程。
一、非线性的介绍
1.1什么是非线性
非线性是指载荷导致的结构刚度发生了变化，线性问题发生了改变。常见的情况有三种：金属材料的弹塑性(材料非线性)、细长杆或长薄板的大变形(几何非线性)、网格状态发生变化(状态非线性)。
本篇文章将介绍几何非线性状态下的仿真流程。
二、几何非线性分析的流程
几何非线性分析的流程可以简单归纳为“三大步三小步”。其中三大步为：前处理、求解和后处理。三小步是在三大步基础上继续进行划分得出的。其中前处理的三小步为：几何模型系统构建、材料模型系统构建、有限元系统模型构建。求解的三小步为：位移边界条件设定、载荷边界条件设定、求解设定。后处理的三小步为：结果趋势判定、结果量级判定、结果误差分析。总结绘制成的思维导图如下：
三、wb软件的几何非线性分析流程
模拟几何非线性问题的典型现象就是钓鱼鱼杆和跳水跳板。本篇流程以钓鱼鱼杆为例，进行几何非线性分析流程的演示。此外，为方便流程介绍，本篇流程将以结构静力学为例进行。
3.1前处理
功能窗口具体如下图所示：
3.1.1几何模型系统构建
导入鱼杆模型，在DM界面中生成模型，检查外观有无破损。模型如下图所示：
3.1.2材料模型系统构建
本篇文章采用碳纤维材料。参数如下图所示：
3.1.3有限元系统构建
3.1.3.1网格划分
网格采用自用划分，尺寸关联为5.采用尺寸控制2mm。
3.2求解
3.2.1位移边界条件
在模型底部圆柱面添加fixed固定，模拟人手抓取。如下图所示：
3.2.2载荷边界条件
在模型前端面添加force添加Y向-10N力，用于模拟鱼上钩时的状态。设置如下图所示：
3.2.3求解步长的设定
采用默认步长，关闭弱弹簧，打开大变形开关。结果图下图所示：
【注意事项】
①大变形开关的问题：进行线性静力学分析时，不需要打开大变形开关。
②打开大变形开关的条件：根据部件的横截面尺寸进行对比，若变形量>受力横截面尺寸的10%，通常需要打开大变形。
3.3后处理
3.1结果趋势判定
结算得出结果后，对伪色图的结果进行判定。判断伪色图分布趋势是否符合力学原理。
3.2结果量级判定
在判定结果趋势正确后，需要查看伪色图分布的量级是否正确。其中量级包括材料的量级、载荷施加的量级、计算结果的量级等方面。
3.3结果误差分析
误差分析可以主要分为模型误差、网格误差两部分。模型误差包括孔、圆角、倒角等特征造成的误差。网格误差包括：网格层数不够造成误差、网格形状存在尖角造成的应力奇异误差。仿真结果需要进行判定结果是否为软件计算造成的误差。
结算结果如下图分别所示：形变结果图、应力结果图、应力结果局部放大图
结果分析：根据应力的分布情况，应力最大处出现在Y向的拉力和压力处，且在端点处应力最大，结果符合力学分布情况。故结果趋势符合要求。