第1金都高尔夫艺墅节 基本知识
屈曲分析是确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状的技术。在ANSYS程序中提供了两种屈曲分析技术：特征值屈曲分析（线性屈曲分析）和非线性屈曲分析。 经典的屈曲分析是采用特征值屈曲分析法，所谓特征值失稳计算就是用结构的材料刚度矩阵减去荷载作用下结构的几何刚度乘以一个系数，当总刚度矩阵奇异时的就是失稳特征值。它适用于对一个理想弹性结构的理想屈曲强度（歧点）进行预测，主要是使用特征值公式计算造成结构负刚度的应力刚度阵的比例因子。结构在达到屈曲载荷之前其位移——变形曲线表现出线性关系，达到屈曲以后其位移——变形曲线表现出非线性关系，此种方法满足于经典教本理论。
然而，在实际的工程结构中会有一定的初始缺陷，而且在使用过程中会出现材料非线性以及大变形等非线性因素，使结构并不全是在其理想弹性屈曲强度处发生屈曲。故特征值屈曲经常产生非保守结果即临界载荷值较大，不适用于工程结构屈曲分析，由此应运而生的是非线
性屈曲分析法。该方法是包括材料非线性、大变形等非线性因素的静力分析法，计算过程可以一直进行到结构的限制载荷或最大载荷。因此，在实际结构的设计和估计中宜采用后一种方法。
一、特征值屈曲分析
特征值屈曲分析一般由以下五个步骤：
1）建立模型；2）获得静力解；3）获得特征值屈曲解；4）拓展结果；5）后处理，观察结果及输出。
在特征值屈曲分析中应注意以下几个问题：
1）在前处理器PREP7中定义单元类型、实常数、材料性质和创建几何模型和有限元模型。其中只允许线性行为，若定义了非线性单元，按线性对待。材料的性质可以是线性、各向同性或各向异性、恒值或与温度相关的。
2）求静力解时必须激活预应力（PSTRES）选项，特征值屈曲分析需要计算应力刚度矩阵。吴作人美术学校
屈曲分析因为计算出的特征值表示屈曲荷载系数，所以一般施加单位载荷，但是ANSYS程序的特征值限值是1 000 通古斯族000，所以如果求解的特征值超过此限值的话，我们应当施加一个比较大的荷载，而不应该还是用单位力施加！计算结果为：临界力=施加力×求出来的屈曲系数，所以一般的用单位力施加的临界力就等于求出的屈曲系数，因为施加力为1。
3）特征值屈曲解的求解需要静态分析的Jobname.EMAT和Jobname.ESAV文件，且文件中须包括模型几何数据。
4）计算结果输出中，主要是特征值组成的，存储于文件Jobname.OUT中，特征值有正值和负值，负特征值表示结构在相反的方向施加载荷所至，文件中并不包括屈曲变形的数据，所以须将结果进行拓展，才能观察屈曲变形结果，特征值屈曲分析中的“应力”并不代表实际应力，而是给出相应模态的相对应力或应力分布的概念。黄丽满
ANSYS在进行特征值屈曲分析中有二种方法，Subspace法、Block Lanczos法。
二、非线性屈曲分析
非线性屈曲分析一般由以下五个步骤：
1）建立模型施加约束和力；2）施加初始缺陷；3）设置分析静态类型分析（ANTYPE,0）、选项（如：NLGEOM、NSUBST、OUTRES、ARCLEN、AUTOTS）；4）求解；5）后处理，观察结果及输出。
在非线性屈曲分析中应注意以下几个问题：
所谓非线性屈曲分析是在大变形效应打开时所作的一种应力分析，该分析过程一直进行达到结构的极限载荷或最大载荷为止。其它非线性过程如塑性等也包含在分析当中。
厦门市民健康信息系统1）非线性屈曲分析的基本方法是施加一个恒定的载荷增量直至发散为止，且应使用足够精细的载荷增量，以便得到较精确的结果。建议打开二分法和自动时间步长选项可以弥补载荷增量过大的问题，同时有限元模型对其结果的准确性影响也较大，通过细化模型技术可以得到更加准确的解。
2）若结构上的载荷完全是在平面内，将不会产生屈曲的面外变形，不能求得屈曲行为，所以应在结构上施加很小的面外扰动，如瞬时力，强制位移等初始缺陷，以激发屈曲相应。
3）对于大多数单元在非线性屈曲分析中，可以不必使用应力硬化选项，而且在“非连续”单
元或毗邻“非连续”单元的单元不可以使用应力硬化选项。对于支持调和切线刚度矩阵的单元如：BEAM4、SHELL63、SHELL181，激活调和切线刚度可以增强非线性屈曲分析的收敛性和改善求解精度。
4）非线性屈曲分析中弧长法是一个较好的求解方法，一般采用特征值屈曲载荷作为估计值，采用两个载荷步，在第一个载荷步中，打开自动时间步长一般非线性屈曲过程，接近临界载荷，在第二载荷步中，使用弧长法分析通过临界载荷。
第2聚龙一号节 特征值屈曲分析实例
一、案例1——椭圆形吊臂的特征值屈曲分析
图17-1 吊臂实体和截面图
问题
如图17-1所示，椭圆形吊臂为薄壁结构，吊臂长8 m，截面如图,其壁厚为0.004 m，吊臂一端为固定端，吊臂另一端面顶点5点受集中载荷，试对该椭圆形吊臂进行特征值屈曲分析。
条件
弹性模量为2.07 e11 N/m2, 泊松比为0.3。
解题过程
以吊臂后椭圆端面中心为坐标原点，建立直角坐标系如图17-1所示。
制定分析方案。分析类型为线弹性材料，为特征值屈曲分析；模型类型为壳模型，板壳选用Shell63单元，壳的厚度均为0.004 m，忽略Shell单元以中性面建模的尺寸误差；边界条件为右端端面施加固定约束，左端施加单位集中力，特征值屈曲分析采用Block Lanczos法。
1．ANSYS分析开始准备工作
（1）清空数据库并开始一个新的分析
选取Utility Menu>File>Clear & Start New，弹出Clears database and Start New 对话框，单击OK按钮，弹出Verify对话框，单击OK按钮完成清空数据库。
（2）指定新的工作文件名
指定工作文件名。选取Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框，在Enter New Jobname项输入工作文件名，本例中输入的工作文件名为“example1”，单击OK按钮，完成工作文件名的定义。
（3）指定新的标题
指定分析标题。选取Utility Menu>File>Change Title，弹出Change Title对话框，在Enter New Title项输入标题名，本例中输入“exercise1”为标题名，然后单击OK按钮，完成分析标题的定义。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议