通过使用非线性材料行为模块，您可以在 RFEM 6 中考虑材料非线性。 您可以在模型的基础数据中激活该模块，如图1所示。
一旦激活了非线性材料行为分析模块，除了“各向同性 | “线弹性”和“正交各向异性” | “线弹性”材料模型，更多选项可以在列表中选择（图2）。 因此，您可以从以下材料模型中进行选择：
- 各向同性 | 塑料（杆件）
- 各向同性 | 塑性(面/实体)
- 各向同性 | 非线性弹性（杆件）
- 各向同性 | 非线性弹性(面/实体)
- 各向同性 | 损伤（面/实体）
- 正交各向异性 | 塑性（面）
- 正交各向异性 | 塑料(实体)
各向同性 | 塑性（杆件）材料模型
如果在“材料模型”下拉列表中选择上述条目之一，则会出现一个新选项卡，用于输入材料参数。 因此，通过选择“各向同性 | 在“塑性(杆件)”材料模型中，出现如图3所示的相关选项卡。
首先，您可以为图表类型选择以下选项：
- 普通版
- 双线性
- 应力-应变图
如果选择第一个选项（即“基本”），程序将使用材料数据库中的弹性模量 E 和屈服强度 fy的值。 请注意，这也是一个双线性材料模型，由于数值的原因，图形的分支不是完全水平的，并且有一个小的 Ep斜率。 相反，如果图表是双线性定义的（即“双线性”选项），则程序允许您自己输入 Ep的值。
第三个选项（即“应力-应变图”）允许您定义更复杂的应力和应变关系。 请注意，在该材料模型中，应力-应变图是指纵向应力 σx 。 该选项不能考虑不同的受拉屈服点和受压屈服点。
各向同性 | 塑性(面/实体)材料模型
各向同性塑性材料模型也适用于面和实体。 同“各向同性 | 塑性（杆件）”模型，选择“各向同性 | 在下拉列表中添加“塑料(面/实体)”条目。 除了用于定义图表类型的选项（与“各向同性 | 塑性（杆件）”），则必须选择“应力失效假设”（图4）。
在下拉菜单中可以选择以下应力失效假设：
- von Mises
- Tresca
- Drucker-Prager
- Mohr-Coulomb
根据 von Mises 的屈服准则是一个圆柱体，在主应力空间中有一个静压轴。 该空间内的所有应力状态都是完全弹性的。 不允许在该空间外出现应力状态。 根据 Tresca 屈服规则，塑性屈服是在最大剪应力作用下发生的。
作为这些屈服准则的扩展，还有根据 Drucker-Prager 和 Mohr-Coulomb 的屈服准则，其中当局部超过最大剪应力时发生塑性屈服。 前者在主应力空间中有一个边界光滑的面，后者是一个边界不光滑的面（图5）。
各向同性 | 非线性弹性（杆件）材料模型
各向同性的参数设置选项卡 | “非线性弹性（杆件）”模型与“各向同性”模型非常相似。 | “塑料（杆件）”材料模型（图 6）。 事实上，这些模型是相互对应的。 它们之间的区别一方面与非线性弹性材料模型和塑性材料模型之间的一般区别有关。
如果实际上重新释放了具有非线性弹性材料的结构构件，则应变沿相同的路径返回，并且在构件完全卸载时不再有任何应变。 而对于塑性材料，即使在完全释放荷载后应变仍然存在。 如图 7 所示。
各向同性 | 非线性弹性(面/实体)材料模型
同样的讨论也适用于“各向同性”之间的对应关系。 | 塑性（面/实体）”和“各向同性” | 非线性弹性（面/实体）”材料模型。 模型属性的定义方法与此相同（图 8），不同之处在于在去除荷载后不再保留塑性应变。
各向同性 | 损伤（面/实体）材料模型
前面提到的屈服定律只适用于主应力空间中的屈服面，它们的屈服规则只能适用于纯弹塑性材料行为。 然而，许多材料并不表现出纯对称的非线性行为。 为了模拟材料在受到裂缝损伤过程中的行为，需要更合适的材料模型。 混凝土就是这样一种材料，它的抗压强度明显高于抗拉强度。
材料受拉区域中出现的裂缝会降低系统的刚度。 对于钢筋混凝土或纤维混凝土，钢筋承受拉应力。
为了模拟此类材料（例如钢纤维混凝土）的性能，RFEM 6 提供了“各向同性 | 损伤（面/实体）”材料模型。 如果选择该材料模型，则可以在图9所示的选项卡中定义模型的参数。
与其他材料模型不同，该材料模型的应力-应变图不是相对于原点的。 【参照单元尺寸】影响了非线性分析中的单元尺寸效应。 程序默认【参照单元尺寸】为 0， 这样就可以真实地模拟钢纤维混凝土的材料行为。
正交各向异性 | 塑性(面, 实体) | Tsai-Wu 材料模型
使用 RFEM 6 中的面和实体的正交各向异性塑性材料模型，可以根据 Tsai-Wu 破坏准则计算和评估具有塑性材料属性的面和实体。 该材料模型结合了塑性和正交各向异性属性，可以对具有各向异性属性的材料进行特殊建模。 因此，该材料模型可以用来描述纤维增强塑料或人造板的性能。
在该材料模型中，弹性范围对应于“正交各向异性 | Linear Elastic (Solids)” 材料模型，塑性域屈服按照 Tsai-Wu. 图 10 显示了面 (2D) 和实体 (3D) 的屈服条件。
如果根据 Tsai-Wu 方程，平面应力状态，fy (σ) 的值小于 1，则应力位于弹性范围内。 只要 fy (σ) = 1，就达到塑性域。 不允许大于 1 的值。 模型的理想状态是塑性，即没有加劲。
小结
通过使用非线性材料行为模块，可以在 RFEM 6 中考虑材料的非线性。 如果您在模型的“基础数据”中激活该模块，那么材料模型列表将会扩展，您可以轻松地选择感兴趣的非线性材料模型。
处理非线性材料模型时，程序始终执行迭代计算。 根据所选的模型，它定义了应力和应变之间的不同关系。 在迭代过程中不断调整有限元的刚度，直到满足应力-应变关系。
调整总是针对整个面或实体元素进行。 因此，在计算应力时，建议始终使用“网格单元上的常数”平滑类型，如图 11 所示。
