1、应力刚化

ANSYS程序通过生成和使用一个称作“应力刚化矩阵”的辅助刚度矩阵来考虑应力刚化效应。在大变形分析中对应力刚化的应用：

（1）对于大多数实体单元，应力刚化的效应是与问题相关的，在大变形分析中的应用可能提高也可能降低收敛性。在大多数情况下，应该首先尝试关闭应力刚化效应的分析，如果遇到收敛困难时，可尝试打开应力刚化；

（2）应力刚化不适应于包含由于状态改变、刚度上经历突然的不连续变化的非线性单元的结构。对于这样的结构，当应力刚化效应打开时，结构刚度上的不连续性很容易导致求解的“胀破”；

（3）对于梁和壳单元，在大挠度分析中通常应该使用应力刚化。实际上，在应用这些单元进行非线性屈曲和后屈曲分析时，只有打开应力刚化才能得到精确的解。但当应用杆、梁或者壳单元来模拟刚性连杆、耦合端或者结构刚度的大变化时，不应该使用应力刚化效应；

（4）无论何时使用应力刚化，务必定义一系列实际的单元实常数。使用不是人为的放大和缩小的实常数将影响对单元内部应力的计算，且将相应地降低那个单元的应力刚化效应，结果将是降低解的精度。

2、几何刚度

几何刚度矩阵表示结构在变形状态下的刚度变化，与施加的荷载有直接的关系。任意构件受到压力时，刚度有减小的倾向；反之，受到拉力时，刚度有增大的倾向。考虑几何非线性的大变形结构分析，屈曲分析等都要考虑几何刚度矩阵。例如求临界荷载P（特征值）的屈曲分析平衡方程：

([K0]+P*[Kg])*{U}={0}

式中：

K0] ： 结构的弹性刚度矩阵

[Kg] ： 结构的几何刚度矩阵

要使{U}有非0解，{U}的系数行列式为0，即|[K]+P*[Kg]|＝0.

几何刚度矩阵又称为初应力刚度矩阵，与Ansys中称之为应力硬化的现象有关。对于梁杆体系而言，应力硬化实际上就是P-Δ效应。

应力硬化(亦称为几何硬化、增量硬化、初应力硬化和微分硬化)，是由于结构的应力状态引起结构的强化或者软化。通常存在于弯曲刚度相对轴向刚度很小的薄结构，如索、膜、梁、壳等。该效应亦可能是由大应变或者大变形引起。几何刚度矩阵是通过前一个平衡迭代的应力状态来计算的，因此至少要迭代2次。 从上可知，引起应力硬化的情况都要考虑几何刚度，如小变形条件下的P-Δ效应等。大变形情况下一般要考虑几何刚度，当然也不是必须的。

在Ansys中当使用命令NLGEOM,ON打开大变形时，同时会打开应力硬化，当使用命令NLGEOM,OFF关闭大变形时，同时会关闭应力硬化。