基于abaqus的工字钢柱的稳定性非线性分析.doc

目录 【摘要】 3 【关键词】 3 一． 计算方法和模型简介及分析过程 4 1.1计算方法 4 1.2模型简介 4 1.3分析过程 6 1.3.1特征值屈曲分析 6 1.3.2非线性屈曲分析 11 二． 计算结果分析 14 2.1荷载-位移曲线 14 2.2稳定系数比较 15 【参考文献】 17 【摘要】本文是基于Abaqus采用梁单元，对热轧工字钢在轴心受压情况下发生弯曲失稳的非线性屈曲分析。通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲这一几何初始缺陷，得出构件发生弯曲失稳的极限荷载。通过保持柱子的截面不变，只改变长度，进而实现得到不同长细比的弯曲失稳的临界荷载，并得到相应的荷载位移曲线以及稳定系数，最后与规范给出的稳定系数做比较验证分析的正确性。 【关键词】特征值屈曲分析 弯曲失稳 非线性屈曲分析 稳定系数 计算方法和模型简介及分析过程 1.1计算方法 利用abaqus进行屈曲分析，一般分为两步：首先是特征值屈曲分析，此分析为线性屈曲分析，是在小变形的情况进行的，是用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲荷载，并在inp文件里做一定的修改，此修改是在下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的节点输出为.fil文件，作为下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的数据。 其次，就是非线性屈曲分析，此步一般定义为非线性，原因在于是在大变形情况进行的，一般采用位移控制加修正的弧长法（riks法），可以定义材料非线性，几何非线性，以及加上初始缺陷。此步分析，为了得到极限值，需要得出荷载位移曲线的下降段，除了采用位移控制以及弧长法设定外，需在所得到的inp文件中，嵌入第一步分析中的.fil节点数据。 1.2模型简介 本文利用abaqus有限元分析软件时，采用了梁单元，所选取的是热轧工字型截面，截面参数见图一（单位m）： 图一 热轧工字钢截面参数 又，其中的材料本构关系采用双线性塑性材料模型，所选材料为Q345钢材，故弹性模量为：2.1e11Pa，屈服强度取：3.45e8Pa，泊松比取0.3。 本文一共做了15个模型的分析，其中每一个模型的截面参数保持不变，通过改变杆件的计算长度进而实现不同的长细比分析，各模型的截面惯性矩及长细比等详见表1.2模型计算参数详表。 表1.2 模型计算参数详表 编号 计算长度l（） 截面面积A（） （） （） 1 2.0 0.00568 0 0 41.27 2 2.5 0.00568 0 0 51.58 3 3.0 0.00568 0 0 61.90 4 3.5 0.00568 0 0 72.21 5 4.0 0.00568 0 0 82.53 6 4.5 0.00568 0 0 92.85 7 5.0 0.00568 0 0 103.16 8 5.5 0.00568 0 0 113.48 9 6.0 0.00568 0 0 123.8 10 6.5 0.00568 0 0 134.11 11 7.0 0.00568 0 0 144.43 12 7.5 0.00568 0 0 154.75 13 8.0 0.00568 0 0 165.06 14 8.5 0.00568 0 0 175.38 15 9.0 0.00568 0 0 185.70 注：由于弯曲失稳是沿着弱轴方向失稳，故在此只列出弱轴方向的相关计算参数，并不在另外列出强轴方向的相关计算参数。 1.3分析过程 以长细比为51.58的为例； 1.3.1特征值屈曲分析： 第一步：在Part模块定义梁单元 第二步：在Part模块定义构件长度（2.5m） 分别输入（0,1.25），（0，-1.25） 第三步：在Property模块定义截面属性 第四步：在Property模块定义截面方向 点击菜单栏的并选择Beam Section Orientation后输入（1.0,