模擬材料的真實行為和零組件之間的相互作用
所有真實世界，實體的過程，在本質上都有一度程度的非線性特質。例如，當我們拉伸橡皮筋時，隨著發伸長度(撓度)增加，會變得越來越難拉；或者彎曲迴紋針時，彎了之後就無法自行回覆，也就是迴紋針材料出現永久變形。像這樣常見的日常應用，已經顯示出大變形和/或非彈性材料的行為。如果模擬的時候不考慮產品可能出現的非線性行為，那麼設計上沒有考量到，可能導致產品故障、安全問題和增加製造商不必要的成本。
非線性的反應可能由系統的幾個特徵中的任何一個引起，例如大變形和應變、材料行為或接觸效應或其他邊界條件非線性。實際上，許多結構都表現出這些不同種類的非線性組合。 MSC軟體提供的解決方案可幫助您準確有效地模擬非線性的系統，應用涵蓋多個產業。
MSC的軟體用在各種形式的非線性分析上
- 大變形和大應變分析
- 挫曲後(Post-buckling)分析
- 塑性和黏塑性
- 潛變和應力釋放
- 非線性彈性
- 記憶合金
- 粉末冶金
- 超彈性
- 材料特性的熱變化
- 電-熱-結構耦合
- 成型、擠壓、焊接、固化等製程
- 螺栓模型建立
- 材料破壞
- 斷裂和裂紋擴展
- 材料磨耗
- 熱解(pyrolysis)和磨損(abrasion)
- 多物理場
- 一般的大變形和3D接觸
- 摩擦分析
- 自動再生網格
產業上怎麼應用呢?
- 航太和國防: 起落架、機翼結構、機身、密封件和軟管、鈑金成型
- 車輛: 動力總成、輪胎、密封件和墊圈、排氣系統、制動器(煞車)、懸架、齒輪接觸、焊接、接頭和連接器
- 電子產品: 軟銲(soldering)、熔接(welding)、落摔測試、密封、開關和連接器
- 能源: 風力渦輪機葉片、複合葉片故障、齒輪系、封隔器、防噴器、密封件和墊圈、管道和套管、銲件、鑽頭
- 重型設備 and 機械: 齒輪、轉向架、皮帶、軟管、金屬成型、軟管壓接、電線壓接、固化、熔接、擠壓
- 醫療器材: 支架、導管、起搏器、牙科和膝關節植入物、假肢、肌肉和組織、醫院設備，如床、輪椅
- 鐵道: 翻倒穩定性研究、結構零組件、熔接、軟焊、接頭和連接器
- 造船: 結構分析、鉚接、螺栓、焊接(熔接)、密封
非線性種類
幾何非線性
當結構的剛性隨著變形而改變，稱作幾何非線性。取決於它們可能經歷的位移的結構被稱為幾何非線性。幾何非線性解釋了加載的夾模板的硬化以及細長結構或零件中的挫曲或“穿透”行為等現象。如果不考慮這些幾何(非線性)效應，電腦模擬可能無法預測真實的結構行為。
材料非線性
材料非線性是指材料表現出非線性的應力-應變的反應。彈塑性、超彈性、壓碎和裂開都是很好的例子，也可能包括溫度和時間相關的影響，例如粘彈性或粘塑性（潛變）。由於某種形式的內部分解，材料非線性通常，但是全都是，結構隨著施力增加而逐漸減弱。
邊界條件非線性
當考慮高度柔性的零件，或包含多個零件的結構組件時，前進位移可能會有自我接觸或零件間彼此接觸。這就是一種幾何非線性效應的類型，統稱為邊界條件或“接觸”非線性。在邊界條件非線性中，當兩個或多個零件接觸或與初始接觸分離時，結構或組件的剛性可能會產生很大的變化。例如: 螺栓連接、齒輪和不同形式的密封或關閉機構。
非線性分析相關的軟體
- Digimat: 非線性多尺度材料和結構的建模平台
- Dytran: 顯示動態分析和流固相互作用
- Marc: 進階非線性模擬解決方案
- MSC Nastran : 多學科結構分析
- Patran : 完整的有限元素分析模型建立解決方案