[科普中国]-材料非线性

材料非线性指的是材料具有非线性的应力和应变关系。影响因素很多，如加载历史（如弹塑响应状态）、加载时间（如蠕变响应状态）、环境温度（如粘塑性状态）。以钢材Q235为例，在常规力学分析中是线弹性材料，在弯曲成型的情况下是塑性材料，在振动阻尼问题中是粘弹性材料。

简介1、应力——应变关系是非线性的。

2、塑性屈服。

3、非线性弹性（塑料、岩石、土壤等）。

4、蠕变（高温环境变形随时间增大）。

5、求解 —— 相对比较简单，不需要修改基本方程。

6、求解方法：切线刚度法；直接迭代法。

ANSYS中的材料非线性在ANSYS中，材料非线性类型包括弹塑性、粘塑性、蠕变、超弹性、粘弹性、非金属、铸铁、混凝土材料等，具体如下：

1.弹塑性材料模型

ANSYS中提供了20种率无关塑性模型，包括多种屈服准则：Mises、Hill、广义Hill、Drucker-Prager；多种硬化方式：随动、各项同性、混合、双线性、多线性等。

主要运用的是以下四种：双线性随动强化（BKIN），多线性随动强化（MKIN），双线性等向强化（BISO）、多线性等向强化（MISO）

2.粘塑性材料模型

物体在外载荷作用下应力状态达到临界值时，有屈服和流动现象的发生，如果其变形速率与介质的粘性相关时，则可统称为粘塑性体。其主要应用是高温金属形成过程，如轧制，这时涉及大塑性应变和大位移小弹性应变。

3.蠕变材料模型

指在应力不变的情况下，应变随时间延长而增加的现象，蠕变和塑性一样，是不可恢复的。其中塑性变形通常是在应力超过弹性极限发生屈服后才出现，而蠕变只要当应力作用时间足够长，那么它在应力小于弹性极限时也能出现。1

弹塑性材料非线性问题的重点1、开始产生塑性变形的极限值（即屈服准则）。

2、塑性变形过程加载和卸载的应力——应变关系。

基本假设1、材料是连续、均匀的。

2、塑性变形部分的体积变化为零(不可压缩)。由于一般认为体积变化是弹性的，且与平均应力呈线性关系。体积变化本身是微小量，因此可以假设塑性变形部分的体积变化为零。

3、一般情况下静水压力不影响屈服准则和加载条件。

4、不考虑时间因素对材料塑性性质的影响。2

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学