Studio di sollecitazione statica non lineare

Le analisi di sollecitazione statica sono uno dei tipi più comuni di analisi strutturali ad elementi finiti. Il componente o l'assieme è soggetto ad una serie di condizioni di carico e i risultati di sollecitazione e deformazione risultanti sono analizzati per determinare la probabilità di cedimento della progettazione.

Uno studio di sollecitazione statica non lineare dovrebbe essere utilizzato ogni volta che viene introdotta una fonte di non linearità nella soluzione e le ipotesi dell'analisi di sollecitazione statica lineare non sono più valide. Sono disponibili quattro forme comuni di non linearità: materiale, geometrica, di carico e di condizione alla boundary.

• La non linearità dei materiali si verifica quando il materiale non ha una curva di sollecitazione-deformazione lineare completa, come visualizzato nei materiali di plastica e gomma. La non linearità del materiale si verifica quando la rigidità del materiale è intrinsecamente non lineare (ad esempio i materiali iperelastici) o quando un materiale viene caricato oltre il suo intervallo elastico. Esempi di non linearità del materiale includono ammorbidimento, irrigidimento, isteresi, plasticità, viscoelasticità, scorrimento e rottura.
• La non linearità geometrica si verifica quando la deformazione della struttura produce spostamenti o rotazioni di grandi dimensioni. Esempi di non linearità geometrica includono la flessione di una canna da pesca o il buckling di una struttura.
• Le non linearità di carico si verificano quando l'area su cui viene applicato un carico o l'orientamento del carico varia in maniera significativa man mano che la struttura si deforma (forze follower). Attualmente, Fusion non supporta non linearità di carico.
• La non linearità della condizione alla boundary si verifica quando i carichi o i vincoli sul modello sono una funzione degli spostamenti strutturali, delle interazioni tra le superfici o della temperatura correnti. Un esempio è rappresentato dalle superfici di contatto che cambiano durante la simulazione. Fusion non supporta attualmente la non linearità delle condizioni boundary.

Un'altra caratteristica distintiva di un'analisi di Sollecitazione statica non lineare consiste nel fatto che il carico viene applicato gradualmente ad incrementi multipli. Il carico incrementale consente al risolutore di tenere conto della rigidità del materiale, delle modifiche di geometria e delle condizioni alla boundary nella loro evoluzione.

Esempi di analisi della sollecitazione statica non lineare

L'elenco riportato di seguito contiene alcuni esempi di applicazione di un'analisi di Sollecitazione statica non lineare:

• Deformazione plastica (non elastica/permanente) di un materiale (ad esempio acciaio o alluminio caricato oltre la resistenza allo snervamento).
• Grandi condizioni di deformazione (ad esempio la flessione di una canna da pesca).
• Per determinare le sollecitazioni e gli spostamenti di materiali iperelastici (ad esempio la gomma).