Nemlineáris viselkedés esetén két fő okot különböztetünk meg. Az egyik geometriai jellegű, míg a másik az anyagi viselkedésből eredeztethető.
Geometriai nemlinearitás (GNA, GNLA) #
A geometriai nemlinearitás számításba veszi a szerkezeti elem nagy elmozdulásait és elfordulásait. A szuperpozíció elve már nem érvényes, a deformációk nem halmozhatók csak egyszerűen az eredeti geometriára, mivel az egyes pontok elmozdulásának mértéke nem elhanyagolható a számítás során. A kialakuló deformáció miatt normál erő jelenik meg az eredetileg hajlított szerkezetben. Az egyensúlyi egyenletek a megváltozott geometriára kerülnek felírásra és a terhek támadáspontjának megváltozása szintén figyelembevételre kerül. Az AxisVM nem követő vagy más néven konzervatív terheket használ, amik nem fordulnak el a terhelt csomóponttal vagy szerkezeti elemmel. A támadáspontjuk úgy követi a szerkezet mozgását, hogy hatásvonaluk mindig az eredetivel párhuzamos marad.
Anyagi nemlinearitás (MNA, MNLA) #
A nemlinearitások összes többi fajtája az anyagi nemlinearitások közé sorolható.
Ezek közül az egyik a szerkezeti elem nemlineáris anyagmodelljéből fakadó viselkedés.
A nemlineáris viselkedésű diszkrét elemek szintén ebbe a csoportba tartoznak. Ilyenek például a csak húzásnak-, vagy csak nyomásnak ellenálló, illetve a határerővel rendelkező rácsrudak. Továbbá a nemlineáris vagy képlékeny tulajdonságokkal rendelkező rugók, támaszok, kapcsolati elemek és csuklók, valamint a kontaktelemek is ebbe a kategóriába sorolhatóak. Mindezen elemek nemlineáris viselkedésének aktiválásához be kell kapcsolni az anyagi nemlinearitás figyelembevétele funkciót.
Geometriai és anyagi nemlineáris analízis (GMNA, GMNLA) #
A különböző típusú nemlinearitások besorolása #
A következő táblázat a különböző típusú nemlinearitásokat kategorizálja, aszerint, hogy a számítás mely szakaszában kezdenek el működni.
A nemlinearitások nagy része egy határnyúlás, vagy határfeszültség elérése után kezd dolgozni, ahogy ezt a táblázat első két sora mutatja. Az anyag megfolyása, a vasbetonszerkezet berepedése, határerővel rendelkező rácsrúd, egy hézag záródása, egy laza csukló, vagy egy kotyogó támasz mind ebbe a kategóriába sorolható. Ezek általában lineáris kezdeti szakasszal rendelkező, egyszerűsített anyagmodellel kerülnek modellezésre. Ezekben az esetekben a gyenge konvergencia általában a magasabb teherszinteken fordul elő.
Csak nyomásnak és csak húzásnak ellenálló viselkedés esetén a feszültség-alakváltozás, vagy erő-elmozdulás diagram közvetlen az origónál törik meg, ahogy ezt a táblázat harmadik sora szemlélteti. Ez az átkapcsolásszerű nemlinearitás a terhelési folyamat kezdetén működik, ennek megfelelően a gyenge konvergencia már az első növekmény során jelentkezik és a számítás beindítása nehézkes lehet. Az ilyen típusú rácsrudak és támaszok esetén a megfelelő húzott-nyomott konfiguráció megtalálása számos iterációt igényelhet. Egy lágy indítású növekményfüggvény alkalmazása segíthet a számítás elindításában.
A táblázat negyedik sora a geometriai nemlinearitást szemlélteti, amely a számítás során folyamatosan működő nemlinearitás. Amennyiben a terhelési szint messze van a szerkezet, vagy annak egy részének stabilitásvesztésétől, előfordulhat, hogy csak egy enyhe nemlinearitással van dolgunk. Egyéb nemlinearitásokkal egyszerre működve azonban gyenge konvergenciát okozhat. Ilyen vegyes esetben a csak anyagi és csak geometriai nemlinearitással végzett próbaszámítások segíthetnek a gyenge konvergencia kiváltó okának megtalálásában, amely lehet csak numerikus, de az is előfordulhat, hogy valóban elértük a szerkezet határszilárdságát.
