非线性几何模型参考

非线性几何模型可用于对非线性现象（如大位移和旋转，以及在张力或压缩方面应用于细长零部件上的负载）建模。

对于线性几何现象（无限小应变）和线性材料，平衡方程为线性方程并且可以在未变形配置中予以满足。对于非线性几何现象（大应变）和非线性材料，平衡方程为非线性方程并且可以在已变形配置中予以满足。为了求解非线性方程，Simcenter STAR-CCM+ 使用牛顿迭代方法更新刚度矩阵。在每个迭代步骤中，直接求解器对线性方程组进行求解。

理论

请参见有限元离散。

提供方式

[物理连续体] > 模型 > 可选模型

节点路径示例

连续体 > [固体物理连续体] > 模型 > 非线性几何

要求

物理模型：

固体应力
线性各向同性弹性体

注	对于非线性几何，应变大于 20% 时线性各向同性弹性体近似会变得不准确。

激活

求解器控制

固体应力求解器 > 刚度矩阵更新

请参见固体应力求解器控制。

物理条件

表面载荷线性化

请参见物理条件。

非线性几何中的负载处理

线性几何应用假定负载幅值和方向在模拟过程中不发生改变。非线性几何应用要求更新负载方向，因为已应用负载的表面可能会由于大变形而显著更改其方向。非线性几何使用从动力，即随结构变形而调整的负载（以便其相对于结构几何的方向保持不变）。

Simcenter STAR-CCM+ 可根据下表中描述的规则处理力负载、拉力负载和压力负载。这些规则独立于运动模型（可以是固定模型或固体位移模型）：

力 - 当非线性几何处于活动状态时，将保留力矢量（方向和幅值），而相应的拉力则随着变形而变化。
拉力 - 当非线性几何处于活动状态时，将保留拉力矢量（方向和幅值），而由段产生的力则随着变形而变化。
压力 - 将保留压力幅值。当非线性几何处于活动状态时，压力的方向垂直于表面并随着变形而变化。


负载	线性几何	非线性几何
力 $F$	$t_{0} = F / A_{0}$ 其中，将为所有组合保留 $F$ ，并且 $A_{0}$ 为未变形面积。	$t = F / A$ 其中，将为所有组合保留 $F$ ，并且 $A$ 为变形面积。
拉力 $t$	$F_{0} = t \cdot A_{0}$ 其中 $t$ 在全部组合中得以保留。	$F = t \cdot A$ 其中 $t$ 为非从变。
压力 $p$	$F_{0} = p \cdot n_{0} \cdot A_{0}$ 其中 $p$ 在全部组合中得以保留，且 $n_{0}$ 是未变形区域的法向。	$F = p \cdot n \cdot A$ 其中 $p$ 为从变，且 $n$ 为变形区域的法向。

物理条件

表面载荷线性化

在非线性模拟中，压力和拉力负载通常取决于受到它们作用的表面的变形，因此取决于求解。激活此选项时，Simcenter STAR-CCM+ 在基于牛顿-拉夫森法（请参见位移场求解）的线性化过程中包括了表面积的线性化（如果需要，还包括表面法向的线性化），从而改进总体收敛。

此物理条件可用于：

FSI 交界面固体边界，以便线性化应用的流体负载以及动态稳定效应（如果需要）（请参见固体区域 > 交界面边界 > 物理条件）。
定义压力或拉力负载的表面段（请参见段条件和值）。