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

!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F < Fcr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F > Fcr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。

!有限元方法,

已知在特征值屈曲问题:

求解 ,即可得到临界载荷 而非线性屈曲问题:

其中 为结构初始刚度, 为有缺陷的结构刚度, 为位移矩阵, 为载荷矩阵。

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性分析的初始模型。

(4) 在FE modeler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,FE model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*0.5 = 7.4 MPa。

(2) 建立inp文件,写入命令如下图,保存文件。放大系数较大,方便查看模型变形。

(3) 导出特征值分析结果到新的APDL模块,并在新建的APDL模块中导入上一步中的inp文件,在solution处右键单击,点击update(一般生产新模块都会update一下,不再赘述);双击进入APDL模块,可以发现文件已导入。