材料非线性 — CAE术语解释

材料非线性是应力-应变关系不满足线性（胡克定律）的材料行为的总称。包括金属塑性、橡胶超弹性、混凝土损伤、蠕变（高温下的时间依赖变形）等。荷载的大小会改变材料的表现方式。

几何非线性是由「形状变化」导致的非线性（大变形、屈曲）。材料非线性是由「材料特性」的变化导致的。两者常常同时发生。在压力成形中，材料非线性（塑性）和几何非线性（大变形）都起作用。

金属的弹塑性模型最为普遍。以拉伸试验获得的应力-应变曲线作为输入数据，采用von Mises屈服准则和等向硬化法则求解。仅用这个模型就能覆盖机械部件强度评估的8成工作。

材料非线性用增分法加Newton-Raphson迭代求解，增分步长过大就收敛不了。用分析软件的「自动增分控制」功能通常能解决。如果还是收敛不了，9成是模型本身的问题，检查网格质量或接触条件的设置就能有效改善。材料模型本身的设置问题比较少见。

对，先从拉伸试验数据的应力-应变曲线开始，在FEM中再现相同的试验——「虚拟试验」是最好的学习方式。