ANSYS命令流学习笔记10-利用APDL在WorkBench中进行非线性屈曲分析.pdf

!ANSYS命令流学习笔记10-利用APDL在WorkBench中进

行非线性屈曲分析

!学习重点：

!1、强化非线性屈曲知识

首先了解屈曲问题。在理想化情况下,当FFcr时,结构处于稳定平衡状态，若引入一

个小的侧向扰动力，然后卸载,结构将返回到它的初始位置。当FFcr时,结构处于不稳定

平衡状态,任何扰动力将引起坍塌。当F=Fcr时,结构处于中性平衡状态，把这个力定义为

临界载荷。在实际结构中,几何缺陷的存在或力的扰动将决定载荷路径的方向。在实际结构

中,很难达到临界载荷，因为扰动和非线性行为,低于临界载荷时结构通常变得不稳定。

要理解非线性屈曲分析，首先要了解特征值屈曲。特征值屈曲分析预测一个理想线弹

性结构的理论屈曲强度，缺陷和非线性行为阻止大多数实际结构达到理想的弹性屈曲强度，

特征值屈曲一般产生非保守解,使用时应谨慎。

!理论解，根据Euler公式。其中μ取决于固定方式。

2

πEI

F=

cr()2

μL

!有限元方法，

已知在特征值屈曲问题：

([][()])

detK+λKσ=0

ee0

{}

求解λ，即可得到临界载荷{F}=λP

cr0

而非线性屈曲问题：

([][()]){}{}

K+Kσδ=F

ee0

][()]{}{}

[为结构初始刚度，Kσ为有缺陷的结构刚度，δ为位移矩阵，F为载荷矩阵。

其中K

ee0

非线性屈曲分析时考虑结构平衡受扰动（初始缺陷、载荷扰动）的非线性静力分析，

该分析时一直加载到结构极限承载状态的全过程分析，分析中可以综合考虑材料塑性、几

何非线性、接触、大变形。非线性屈曲比特征值屈曲更精确，因此推荐用于设计或结构的

评价。

!2、熟悉WB中非线性屈曲分析流程

(1)前处理，施加单元载荷，进行预应力静力分析。

(2)基于预应力静力分析，指定分析类型为特征值屈曲分析，完成特征值屈曲分析。

(3)在APDL模块将一阶特征屈曲模态位移乘以适当系数，将此变形后的形状当做非线

1/1

性分析的初始模型。

(4)在FEmodeler模块，读取APDL处理后的cdb文件数据，即变形后的有限元模型。

(5)在新建的静力分析中施加载荷和约束。所施加的载荷应比预测值高10%一21%。

(6)定义载荷步选项，设置收敛算法。

(7)求解，查看位移-载荷曲线结果。

!3、熟悉WorkBench与APDL之间的数据转换方式

(1)结果文件转换，db文件输出到APDL（见笔记5）。

(2)模型文件转换，FEmodel中db文件转换成cdb文件，只保留有限元模型。

!问题描述

!钢结构之间，在集中载荷P作用下的非线性屈曲分析，工作载荷0.5MPa。

!分析步骤：

(1)进行特征值屈曲分析，结果如下，临界载荷14.82*