SAUSAGE几何非线性算例分析

该文讨论了几何非线性对两个模型力学响应的影响；并通过与ABAQUS对比，验证了SAUSAGE几何非线性的正确性。                                                  

模型如图1所示，模型高4.5m，顶点与底点水平距离为0.1m；截面为矩形0.12m×0.12m，模型材料的弹性模量为3.0×10⁴N/mm²；泊松比0.2；在模型底点固定，对顶点进行弯曲加载。

图1 模型1示意图

采用SAUSAGE和ABAQUS对此模型进行拟静力分析；为对比几何非线性对分析结果的影响，分别设置了考虑几何非线性的工况和不考虑几何非线性（即：线性）的工况，且均不考虑材料非线性。如图 2所示，不考虑几何非线性时，两软件的计算结果完全一致，位移随时间为线性变化；考虑几何非线性时，两软件的计算结果完全一致，与不考虑几何非线性结果差异很大，位移随时间为非线性变化。

(a) 竖向位移

(b) 水平位移

图2 顶点位移

          

(a) 10.0s

     

(b) 30.0s

      

     (c) 50s

     

 (d) 100s

图3 顶点水平位移云图

为进一步对比SAUSAGE和ABAQUS考虑几何非线性的计算结果，如图 3所示，10s、30s、50s和100s时模型水平位移云图完全一致。以上分析验证了SAUSAGE几何非线性分析模块的正确性。

模型2为钢网架，高度为7.4m，跨度67m；采用圆钢管截面，钢材为Q345。

(a) 三维视图

(b)立面图

图4  网架模型示意图

SAUSAGE和ABAQUS采用非线性拟静力方法分析此结构的极限承载力。模型2分析均考虑材料非线性，为对比几何非线性对分析结果的影响，分别设置了考虑几何非线工况（即：双重非线性）和不考虑几何非线性的工况（即：材料非线性）。

图5给出了模型顶点竖向位移和基底竖向反力的关系。不考虑几何非线性时，两软件的计算结果基本一致，基底竖向反力未出现软化。考虑几何非线性时，两软件的计算结果基本一致，与不考虑几何非线性结果差异很大，基底竖向反力先达到极限值，然后不断减小；当网架成为“凹面”时，承载力又开始增大。

图5 极限承载力曲线

SAUSAGE和ABAQUS计算得到最终时刻的竖向位移，如图6和图7所示，两软件的计算结果基本一致。

图6 最终时刻的竖向位移（材料非线性）

图7 最终时刻的竖向位移（双重非线性)

1、 几何非线性对结构力学响应影响显著。

2、 通过与ABAQUS对比，验证了SAUSAGE几何非线性的正确性。