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ANSYS 入门教程 - 结构的弹性稳定性分析

ANSYS 入门教程 - 结构的弹性稳定性分析 2011-01-09 15:06:42|??分类: 默认分类 |??标签: |字号大中小?订阅 第 7 章结构弹性稳定分析 ??? 7.1? 特征值屈曲分析的步骤 ??? 7.2? 构件的特征值屈曲分析 ??? 7.3? 结构的特征值屈曲分析 ? 一、? 结构失稳或结构屈曲: ??? 当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的增量,则结构的平衡位形将发生很大的改变,这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。 ??? 结构稳定问题一般分为两类: ??????? ? ?第一类失稳:又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特征值屈曲分析。结构失稳时相应的载荷可称为屈曲载荷、临界载荷、压屈载荷或平衡分枝载荷。 ??????? ? 第二类失稳:结构失稳时,平衡状态不发生质变,也称极值点失稳。结构失稳时相应的载荷称为极限载荷或压溃载荷。 ??????? ●? 跳跃失稳:当载荷达到某值时,结构平衡状态发生一明显的跳跃,突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。可归入第二类失稳。 ??? ? 结构弹性稳定分析 = 第一类稳定问题 ??????? ANSYS 特征值屈曲分析(Buckling Analysis)。 ??? 第二类稳定问题 ??????? ANSYS 结构静力非线性分析,无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次求得,即“全过程分析”。 ??? 这里介绍 ANSYS 特征值屈曲分析的相关技术。在本章中如无特殊说明,单独使用的“屈曲分析”均指“特征值屈曲分析”。 ? 7.1?? 特征值屈曲分析的步骤 ??? ? 创建模型 ??? ? 获得静力解 ??? ? 获得特征值屈曲解 ??? ? 查看结果 ? 一、? 创建模型 ??? 注意三点: ??? ? ?仅考虑线性行为。若定义了非线性单元将按线性单元处理。 ??????? 刚度计算基于初始状态(静力分析后的刚度),并在后续计算中保持不变。 ??? ? ?必须定义材料的弹性模量或某种形式的刚度。非线性性质即便定义了也将被忽略。 ??? ? ?单元网格密度对屈曲载荷系数影响很大。例如采用结构自然节点划分时(一个构件仅划分一个单元)可能产生 100% 的误差甚至出现错误结果,尤其对高阶屈曲模态的误差可能更大,其原因与形成单元应力刚度矩阵有关。经验表明,仅关注第 1 阶屈曲模态及其屈曲载荷系数时,每个自然杆应不少于 3 个单元。 ? 二、? 获得静力解 ??? 注意几个问题: ??? ?? 必须激活预应力效应。 ??? 命令 PSTRES 设为 ON 便可考虑预应力效应。 ??? ? ?由屈曲分析所得到的特征值是屈曲载荷系数,屈曲载荷等于该系数乘以所施加的载荷。若施加单位载荷,则该屈曲载荷系数就是屈曲载荷;若施加了多种不同类型的载荷,则将所有载荷按该系数缩放即为屈曲载荷。 ??? ?? ANSYS 容许的最大特征值是 1000000。若求解时特征值超过此限值,可施加一个较大的载荷值。若有多种载荷,可全部放大某个倍数后施加。 ??? ?? 恒载和活载共同作用。分析中常常需要求解在恒载作用下活载的屈曲载荷,而不是“恒载+活载”的屈曲载荷,这就需要保证在特征值求解时恒载应力刚度不被缩放。 ??? 正常求解:屈曲载荷 = 屈曲载荷系数 ×(恒载+活载) ??? 实际要求:屈曲载荷 = 1.0 ×(恒载+K × 活载) ??? 其实现方法是通过迭代,即调整所施加的活载大小(例如放大 K? 倍),然后进行屈曲分析,如果所求得的屈曲载荷系数不等于 1.0,则继续修改 K 值重新分析,直到屈曲载荷系数为 1.0 为止。 ??? K 的初值通常可采用第一次的屈曲载荷系数,然后调整 3~4 次即可达到要求。 ??? ?? 非零约束。如同静力分析一样,可以施加非零约束。同样以屈曲载荷系数对非零约束进行缩放得到屈曲载荷。 ??? ?? 静力求解完成后,退出求解层。 ? 三、? 获得特征值屈曲解 ??? 该过程需要静力分析中得到的 .EMAT 和 .ESAV 文件,且数据库中包含有模型数据,以备需要时恢复。 ??? 主要步骤如下: ??? ?? 进入求解层 ??????? 命令格式:/solu ??? ?? 定义分析类型 ??????? 命令格式:ANTYPE, BUCKLE? 或 ANTYPE,1 ??????? 需要注意的是在特征值屈曲分析中,重启动分析无效。 ??? ?? 定义求解控制选项 ??????? 命令格式:BUCOPT, Method, NMODE, SHIFT, LDMULTE ??????? 用此命令定义特征值提取方法、拟提取的特征值个数、特征值计算的起始点等参数。一般情况下建议采用 LANB(分块兰索斯法)、特征值数目为 1。 ??? 也可以设置特征值个数多一点,

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