ABAQUS屈曲分析课件.pptx

Abaqus屈曲分析几何非线性非线性的来源：几何非线性大位移、大转动、大变形材料非线性非线性弹性、塑性、损伤、失效……边界非线性接触、摩擦21几何非线性几何非线性的来源： 位移增量和应变增量之间的非线性关系 ?? (应变矩阵)； 针对当前未知体积 V 积分，不满足弹性理论中的小变形假定；几何非线性的影响：应力刚化（Stress-stiffening）分叉(Bifurcation); 屈曲(Buckling); 压溃(Collapse)跳跃问题(Snap-through)12几何非线性几何非线性在涉及下述内容的分析中尤为重要： 大位移、大转动大应变结构失稳几何非线性分析的目标：预测结构在给定载荷条件下的平衡构型；平衡可以是静态的，也可以是动态的；后屈曲行为可以通过调用弧长法 (Riks) 进行分析。3311997原始网格7变形后的网格几何非线性实例1：45°刚体旋转线性假定的位移-应变关系：刚体运动产生近30%的伪应变：需要考虑非线性的位移-应变关系几何非线性实例2：框架结构的整体失稳分析结构的稳定性是工程分析及设计人员经常面对的问题；该实例中，在矩形截面框架的角点处施加点荷载，分析其后屈曲行为。AAA-A截面矩形横截面线弹性材料端点铰接静态分析失败整体后屈曲：框架角点的轨迹线整体后屈曲：荷载 VS位移几何非线性特征值屈曲分析结构稳定性失稳多发生于梁结构和壳结构中，即细长结构和薄壁结构。稳定性研究需要的分析类型：特征值屈曲分析(线性摄动分析)后屈曲或压溃分析(非线性分析)对于一般的压溃分析或载荷-位移分析，往往需要首先进行特征值屈曲分析，借此获取结构相关的稳定性信息。特征值屈曲分析用于获取结构的临界荷载，在达到临界荷载前的结构响应为线性，达到该值后将发生分叉。最简单的例子为欧拉柱：压缩荷载作用下，初始刚度很大；但荷载达到临界值后，刚度突然大幅降低。 特征值屈曲分析欧拉柱的荷载-位移响应特征值屈曲分析欧拉柱的变形特征值屈曲分析特征值屈曲分析分析结构刚度矩阵在线性摄动过程中的奇异性只有当结构在发生屈曲前完全为线性响应时，该分析结果在结构设计过程才有真正意义。该分析适合于刚性结构，即屈曲前的结构响应特点为：小变形、线弹性、无接触。对多数的刚性结构分析而言，即使在屈曲前出现少量的非弹性响应，特征值屈曲分析仍可以对压溃模态形状提供有价值的预测。只有在非常严格的限制条件，才可以只借助特征值屈曲分析就能得到结构的压溃极限。特征值屈曲分析后屈曲分析很多情况下，后屈曲响应是不稳定的，压溃荷载强烈依赖于原始几何的缺陷，即所谓的“缺陷敏感性”。压溃荷载值可能远远低于特征值屈曲分析的预测值，因此特征值屈曲分析对结构的承载能力的预测是偏于危险的。即使前屈曲响应是小变形、线弹性的，对于存在缺陷的结构仍然建议进行非线性的载荷-位移响应分析。对于具有显著“缺陷敏感性”的结构，进行非线性的全过程屈曲分析更有其必要性。 特征值屈曲分析特征值屈曲分析的目的：计算平衡失稳的载荷大小 或者评估结构所能承受的最大载荷值极限载荷取决于结构的刚度，结构的刚度取决于：结构的内部应力施加的荷载特征值屈曲分析加载过程首先，施加恒载 P0 ，该值定义了包含预加载效应的基态刚度K0 ，(即使没有打开大变形开关)然后，施加活载??P ，其中， ? 为增加的活载的大小；?P 为活载的形式。如前所述，特征值屈曲分析适合屈曲前为线性响应的结构分析。此时，结构的刚度将随? 成正比：通过下式计算 ? 值，该值确定了切线刚度的奇异性，形成特征值问题与增量加载形式有关，有两部分组成：内部应力和施加的荷载 特征值屈曲分析临界值临界值 ?cr 提供上述方程的非平凡解，通过 P0 + ?cr ?P 定义屈曲模态形状 V 的临界屈曲荷载值。屈曲模态形状 V 为正交化的向量（类似于自由振动模态），并不代表临界荷载作用下的真实变形大小。 屈曲模态是最重要的特征值分析的输出内容，因为它们预测了结构最有可能发生的失效形式。在压溃分析中，屈曲模态常被用来生成结构的几何扰动形式（定义几何缺陷）。 特征值屈曲分析评估极限荷载通过非线性的前屈曲分析，评估结构的极限荷载。将结构进行预加载，接近其前屈曲的载荷承载力，将使极限荷载的计算更准确。 为了提高计算精度，通常需要其他的求解技术（如：Riks法） Abaqus用法Abaqus将计算初始应力以及与活荷载对应的载荷刚度矩阵。*Buckle分析步为线性摄动分析步，而具体的活载荷的大小则不是很重要。 活荷载需要在*Buckle分析步中指定。通常在*Buckle分析步前执行*Static分析步，在*Static分析步中施加恒载。Abaqus用法对称结构的屈曲模态形状可以是对称或反对称的对于这种结构，高效的计算方法为：建立部分模型，执行两次屈曲分析，分别施加对称边界条件和反对