膜结构的几何非线性

　　几何非线性指在大变形情况下应变与位移之间的非线性关系。当结构的位移较大时，应变与位移成非线 性关系，这意味着结构本身产生了大位移或大转动。所谓大，不一定是指量值很大，而是指不计及这种位 移或转动时，会导致计算结果出现很大误差，甚至使分析计算无意义。
　　几何非线性效应一般可分为以下四类：
　　1、大位移(或大转动)、小应变结构在一定载荷下，尽管应变比较小，但会产生较大的位移，这时必须 考虑变形对求解过程的影响，平衡条件等应考虑变形后位形。这样一来，控制方程将体现出明显的非线性 。这种几何非线性效应表示为由于结构变形导致的单元空间方位变化而引起的结构刚度变化。
　　2、大位移、大应变典型的问题如金属的成形过程分析，材料在荷载作用下可能出现的较大非线性弹性 应变。处理这类大应变问题时除了采用非线性的平衡方程和几何关系以外，由于大应变的特点，还需要引 入相应的应力一应变关系，很多大应变问题和材料的非弹性性质相联系。
　　3、应力刚化结构的面外刚度可能大大地受结构中面内应力状态的影响。面内应力和横向刚度之间的耦 合，通称为应力刚化。薄的、高应力的结构，如缆索或薄，是最明显的应力刚化的例子。该分析功 能适用于任何结构，但最适合于抗弯较弱的结构。
　　4、旋转软化旋转软化是指动态质量效应调整(软化)旋转物体的刚度矩阵。
　　由于膜结构中的索、膜构件只能承受拉力、不能承受压力和弯矩作用，对外荷载的抵抗主要通过变形来 实现，因而膜结构在外荷载作用下变形较大，计算时应考虑结构的几何非线性。四种几何非线性效应中， 膜结构建筑的计算分析中涉及1和3。