大运重卡：线性与非线性分析在CAE中的应用

在做CAE分析前，我们要先选定一下分析的类型，通常包括线性静态分析、非线性分析、动力学分析、屈曲分析、热分析、疲劳分析、优化、流体分析、碰撞分析、NVH分析等。常用的一般为线性与非线性分析。

线性意味着直线。在线性分析中，有限元求解器将沿着直线来求解模型从开始到变形的状态。实际上，材料通过屈服点后，材料将遵循非线性曲线，但是求解器仍然使用直线。当材料达到应力极限后，此时部件将损坏，裂成两半，但是求解器仍然基于直线来进行计算，不会出现失效的地方，仅仅在将损坏的位置以红色来显示。通过将最大应力与屈服强度或强度极限对比，分析可以得出部件安全或失效的结论。

结构分析中的许多问题可以使用线性有限元求解器求解。如果不考虑变形中的高阶项并且假定材料行为为线性时，分析问题可以极大地简化。线性求解器假定所有材料处于线弹性的工作区域，但如果结构的加载超出了其材料的屈服点，则需要进行非线性分析。

现实生活中，刚度[K]是位移[d]的函数，这意味着在几何非线性分析中，在预定的位移后，刚度矩阵K需要重新计算。为了计算得到正确的结果，所以应该考虑变形后的几何。但如何确定几何非线性，佩曼.霍斯拉维曾给过答案：如果一个悬臂梁在末端承受力，它的位移只有其长度的十分之一，可以认为它是线性的，在这种范围的变形下，你可以通过线性分析来得到较好的近似值；但是一个同样长度的简支拱，在同样的受力下，在突弹跳变改变形状之前，它的末端即使位移仍然很小，但却是高度非线性的。另外如壳的屈曲，虽然初始变形很小但是经历的是一个非线性的行为。

简而言之，需要通过试验来验证几何非线性而不是光靠看来判断。