Étude de contrainte statique non linéaire

Les analyses des contraintes statiques sont l'un des types les plus courants d'analyses structurelles d'éléments finis. Le composant ou l’ensemble est soumis à une série de conditions de charge et les résultats de contrainte et de déformation sont analysés pour déterminer la probabilité d’une défaillance de la conception.

Une étude des contraintes statiques non linéaires doit être utilisée chaque fois qu’une source de non-linéarité est introduite dans la solution et que les hypothèses de l’analyse des contraintes statiques linéaire ne sont plus valides. Il existe quatre formes courantes de non-linéarité : la non-linéarité du matériau, de la géométrie, de la charge et de la condition aux limites.

• Non-linéarité du matériau, où le matériau ne possède pas de courbe de contrainte/déformation linéaire complète, comme dans les matériaux plastiques et en caoutchouc. La non-linéarité du matériau se produit lorsque la rigidité du matériau est intrinsèquement non linéaire (par exemple, les matériaux hyperélastiques) ou lorsqu'un matériau est chargé au-delà de sa plage élastique. Les exemples de non-linéarité matérielle incluent l'adoucissement, le raidissage, l'hystérésis, la plasticité, la viscoélasticité, le fluage et l'échec.
• La non-linéarité géométrique se produit lorsque la déformation de la structure entraîne des déplacements ou des rotations importants. La flexion d'un poteau de pêche ou le flambage d'une structure sont des exemples de non-linéarité géométrique.
• Les non-linéarités de charge surviennent lorsque la zone sur laquelle une charge est appliquée ou l’orientation de la charge varie considérablement à mesure que la structure se déforme (forces du suiveur). Actuellement, Fusion ne prend pas en charge les non-linéarités de charge.
• La non-linéarité de la condition aux limites se produit lorsque les charges ou les contraintes du modèle sont fonction des déplacements structurels, des interactions de surface ou de la température actuels. Les surfaces de contact qui changent tout au long de la simulation en sont un exemple. Actuellement, Fusion ne prend pas en charge la non-linéarité de condition d’appui.

Une autre caractéristique distincte de l'analyse de contrainte statique non linéaire est que la charge est appliquée progressivement sur plusieurs incréments. Le chargement incrémentiel permet au solveur de prendre en compte la modification de la rigidité de la matière, des modifications géométriques et des conditions aux limites.

Exemples d'analyse de contraintes statiques non linéaires

La liste suivante contient quelques exemples pour lesquels une analyse de contrainte statique non linéaire peut être appropriée :

• Déformation plastique (non élastique/permanente) d'un matériau (par exemple, acier ou aluminium chargé au-delà de la limite d'élasticité).
• Cas de déformation importante (par exemple, le pliage d'un pôle de pêche).
• Pour déterminer les contraintes et les déplacements des matériaux hyperélastiques (par exemple, le caoutchouc).