CAE分析中什么叫结构线和非结构线分析？

　　结构的非线性包括材料非线性、几何非线性和边界非线性。在一个具体的工程问题中，可能包括一种非线

性因素，也可能同时包括所有非线性因素，所以应用非线性有限元的分析方法，可以尽量减少人为的假设，并

尽可能真实的模拟分析实际工程问题中所关注的问题。

　　然而要完全模拟真实的非线性问题具有相当的难度，非线性有限元分析是对CAE工程师的一个严峻挑战。

　　应用非线性有限元解决实际工程问题，要求CAE工程师必须深刻了解以下非线性分析的核心问题：

对于要解决的问题，如何选择近似的方法（求解器）？
对于给定的问题，如何选择合适的网格描述以及动力学和运动学描述（网格设计）？
如何检验结果和求解过程的稳定性？
如何认识模型的平滑响应和所隐含的求解质量和困难？
如何判断主要假设的作用和误差的来源？
　　CAE工程师只有对上述问题有深刻的理解，才会灵活的应用非线性有限元分析方法来解决实际工程问题。

　　非线性分析对很多参数是敏感的，比如材料数据，非线性固体可能经历非稳态，并对缺陷的反应比较敏感

，分析结果可可能会主要取决于材料的参数。所以CAE工程师需要理解和知道如何评估数据响应的敏感性，需要

清楚分析过程中所产生误差的来源，以及如何检查这些误差和评价误差的量级，并了解各种算法的限制和对误

差的影响。

　　在许多包含过程仿真的大变形问题和破坏分析问题中，选择合适的网格描述是很重要的，如是否应用

Lagrangian网格、Eulerian网格或者任意的Lagrangian-Eulerian 网格（ALE）,需要认识网格畸变的影响，在

选择网格时牢记不同类型网格描述的优点。

　　在非线性分析过程中，普遍存在着稳定性问题。在数值模拟中，很可能获得物理上不稳定因而相对无意义

的结果。对于不完备的材料和载荷参数，许多解答是敏感的。在某些求解情况下，甚至敏感于所采用的网格。

一位睿智的非线性有限元工程师必须清楚这些特性和所遇到的圈套，否则，由计算机仿真精心制作的结果可能

是与真实情况大相径庭的错误结果。

　　在非线性有限元分析中，平滑性也是普遍存在的问题。缺乏平滑性会降低大多数算法的强劲功能，并可能

在结果中引入不期望的波动。目前已经发展了改进响应平滑性的技术，他们称为规则化过程。然而，规则化过

程常常并不基于物理现象，在许多情况下难以确定与规则化相关的参数。因此，CAE工程师需要理解调整参数和

存在隐含规则化的效果，例如在接触－碰撞中的罚函数方法，并知道如何评价这些方法。

　　在非线性分析中，结果的精度和稳定性是非常重要的问题。这些问题以多种形式出现。例如，在选择单元

的过程中，分析工程师必须清楚稳定性和各种单元的特性。单元的明智选择包括多种因素，如对于求解问题的

单元的稳定性、结果的期望平滑性以及期望变形的量级。此外，CAE工程师还必须清楚非线性分析的复杂性，对

于出现物理和数值非稳定性的可能性，需要给与密切关注并在求解过程中进行检查。

　　良好的分析求解策略对于非线性分析来说也是至关重要的，因为对于一个实际的工程问题，CAE工程师可能

会有多种的方法选择。一个不恰当的方法选择将导致冗长的计算时间消耗，从而使CAE工程师不能在规定的时间

内得到需要的结果，并解决实际工程问题。CAE工程师需要了解各种求解分析过程的优势和劣势以及完成分析大

致所需的计算时间，这样就可以建立一个合理的模型并选择最佳的分析求解策略。

　　非线性有限元分析尽管有很多的技术挑战，但是如果能够恰当的应用，可以很好的解决很多非常复杂的实

际工程问题，而且模拟分析的结果也可以达到很高的精度。

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