大变形分析和屈曲的概要与执行
盈建科各种参数设置
盈建科参数设置结构总体信息1、结构体系：按实际情况填写。
2、结构材料信息：按实际情况填写。
3、结构所在地区：一般选择“全国”。
分为全国、上海、广东，分别采用中国国家规范、上海地区规程和广东地区规程。
B类建筑和A类建筑选项只在坚定加固版本中才可选择。
4、地下室层数：定义与上部结构整体分析的地下室层数，根据实际情况输入，无则填0。
5、嵌固端所在层号：（P219~224）抗规6.1.14条：地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。
如果地下室首层的侧向刚度大于其上一层侧向刚度的2倍，可将地下一层顶板作为嵌固部位；如果不大于2倍，可将嵌固端逐层下移到符合要求的部位，直到嵌固端所在层侧向刚度大于上部结构一层的2倍。
由于剪切刚度比的计算只与建筑结构本身的特性有关，与外界条件（如回填土的影响、是否为地下室等）无关，所以在计算侧向刚度比适宜选用剪切刚度比。
在YJK中的结果文件wmass.out中，剪切刚度是RJX1、RJY1，可从地下一层逐层计算与地上一层的剪切刚度比，出现大于2或四舍五入大于2的，该层顶板即可作为嵌固端。
如果地下室各层都不满足嵌固条件，应将嵌固部位设定在基础顶板处，嵌固端所在层号填0。
6、与基础相连构件最大底标高：7、裙房层数：程序不能自动识别裙房层数，需要人工指定。
应从结构最底层起算（包括地下室），例如：地下室3层，地上裙房4层时，裙房层数应填入7。
8、转换层所在层号：应按楼层组装中的自然层号填写，例如：地下室3层，转换层位于地上2层时，转换层所在层号应填入5。
程序不能自动识别转换层，需要人工指定。
对于高位转换的判断，转换层位置以嵌固端起算，即以（转换层所在层号-嵌固端所在层号+1）进行判断，是否为3层或3层以上转换。
9、加强层所在层号：人工指定。
根据《高规》10.3、《抗规》6.1.10条并结合工程实际情况填写。
10、底框层数：用于框支剪力墙结构。
高规10.211、施工模拟加载层步长：一般默认1.12、恒活荷载计算信息：（P66）1）一般不允许不计算恒活荷载，也较少选一次性加载模型；2）模拟施工加载一模式：采用的是整体刚度分层加载模型，该模型应用与各种类型的下传荷载的结构，但不使用于有吊柱的情况；3）按模拟施工二：计算时程序将竖向构件的轴向刚度放大十倍，削弱了竖向荷载按刚度的重分配，柱墙上分得的轴力比较均匀，传给基础的荷载更为合理。
屈曲分析
问题概述：
一个可靠的产品设计，不仅强度要满足设计要求，而且结构要有足够 的刚度来保证产品性能。现代电子产品（其他产品也一样）已经越来越小， 电子元件之间的空隙非常狭小，在刚度不够的情况下往往导致零部件之间 的干涉。例如，手机从高处坠落，有可能会出现摔坏的情况，这可能是因 为外壳变形过大破坏了内部结构。通常，运行一个静态分析就可以得到结 构在载荷作用下的变形。在某些结构，如承受压应力的部件，在压力载荷 到达一定程度以后会发生于静态分析相比大的多的不可思议的变形，这就 是由于结构已经在这一载荷作用下发生了失稳，这时就需要稳定性分析即 屈曲分析。 实际上结构发生失稳也是由于应力刚度矩阵在影响，应力刚度矩阵可 以加强或减弱结构刚度，这与应力是拉应力还是压应力有关。正如前面计 算出的结果一样，拉应力会使结构的横向刚度增强；结构受压时，会导致 结构的刚度减弱，当压力越来越大时，刚度弱化超出了结构固有的刚度， 结构就表现的很脆弱，位移急剧增大，发生屈曲。
半径i的数值就能使 减小。可见，如果不增加截面面积，尽可能的把材料放在离截 面形心较远处以取得较大的I和i值，就能提高临界应力。
改进措施：在相同截面积下，将杆的结构改为空心杆，截面见图1.其余 各项设置与实心杆相同，计算出的BLF值和实心杆的BLF对比，见图2，失稳 临界载荷因子有明显提高，说明上述分析是正确的。
图1 空心杆截面图
图2 实心杆与空心杆BLF值对比
屈曲分析示例
一端固定一端自由的薄壁圆筒屈曲模态振型
屈曲分析示例
细长圆杆失稳分析及改进
细长圆杆如下图，直径15mm，长200mm，一端固定，一端自由，且受 到100N的压力作用，进行失稳分析并改进。
圆杆三维模型
各阶失稳临界载荷因子（BLF） 失稳的屈曲模态振型（10阶）
钢柱屈曲变形
钢柱屈曲变形钢柱在受到较大的压力或弯曲力时，会出现屈曲变形的现象。
这种变形是由于钢材的力学性质造成的。
下面，将结合钢柱屈曲变形的原理和影响因素，来详细介绍这一现象。
首先，钢柱屈曲变形是由于钢材的强度、刚度和几何尺寸造成的。
钢材的屈服强度是指在规定试验条件下，材料开始产生持久的塑性变形的应力值。
当钢材所受的应力超过了屈服强度时，就会发生屈曲变形。
刚度则是指钢材对应力的抵抗能力，刚度越大，钢材的屈曲变形能力就越强。
而几何尺寸指的是钢柱的截面形状和尺寸，不同的几何形状和尺寸会对钢柱的屈曲变形产生不同的影响。
其次，钢柱的屈曲变形还受到外部载荷的影响。
在实际工程中，钢柱所受的载荷往往是不均匀的，这会导致钢柱受力不均匀，进而产生屈曲变形。
另外，当钢柱受到非轴向力作用时，也会发生屈曲变形。
非轴向力是指垂直于柱轴线方向的力，如弯曲力和剪切力，这些力会引起钢柱发生弯曲和错位，从而引发屈曲变形。
此外，钢材的材料特性也会对钢柱的屈曲变形产生影响。
例如，钢材的抗拉、抗压和抗弯强度的差异，会导致同样尺寸的钢柱在受到相同外部载荷时产生不同的屈曲变形。
此外，钢材的弹性模量和塑性变形能力也会影响钢柱的屈曲变形。
弹性模量越大，钢柱的刚度越高，屈曲变形能力就越强；而塑性变形能力指的是材料在屈服之前能够承受的塑性变形程度，塑性变形能力越大，钢柱的屈曲变形能力就越大。
最后，钢柱的屈曲变形对工程结构的安全性和稳定性产生重要影响。
例如，在建筑物中，如果钢柱的屈曲变形过大，会导致结构的强度和刚度降低，进而影响整个建筑物的承重能力和稳定性。
因此，在设计和施工过程中，需要合理选择和计算钢柱的尺寸、形状和材料特性，以保证钢柱的抗屈曲能力满足工程要求。
总之，钢柱的屈曲变形是由于钢材的强度、刚度和几何尺寸以及外部载荷的作用而产生的。
了解钢柱屈曲变形的原理和影响因素对于工程设计和施工具有重要意义，可以保证结构的安全性和稳定性。
薄壁结构的变形与屈曲分析与优化
薄壁结构的变形与屈曲分析与优化薄壁结构是指结构壁厚相对较小，常见于许多工程领域，包括建筑工程、航空航天工程、汽车工程等。
由于其特殊的结构形式和材料特性，薄壁结构的变形与屈曲问题成为了工程中需重点关注的一个方面。
本文将探讨薄壁结构的变形与屈曲分析，并提出一些优化方法。
1. 薄壁结构的变形分析在分析薄壁结构的变形之前，需要先了解其基本特性和材料力学参数。
薄壁结构的特点是结构的厚度相对较小，从而使得它们在承受载荷时候表现出了很大的变形能力。
主要有以下几个变形特点：1.1 弯曲变形薄壁结构在受到外力时会发生弯曲变形。
这是由于载荷作用下，结构在横截面上产生了弯矩，从而使材料在承受力的方向上发生拉压应变，导致结构产生弯曲。
1.2 屈曲变形当薄壁结构受到压力作用时，如果压力达到一定程度，结构将会发生屈曲变形。
屈曲是结构在承受压力时发生的一种不稳定状态，结构的刚度降低，容易产生挠曲变形。
1.3 拉伸变形当薄壁结构受到拉力作用时，结构会发生拉伸变形。
拉伸引起的变形和应力集中现象需要进行准确的分析，以保证结构的稳定性和安全性。
2. 薄壁结构的屈曲分析在分析薄壁结构的屈曲时，常用的方法之一是欧拉屈曲理论。
欧拉屈曲理论是基于各部分求和，得到整体屈曲方程的方法。
该理论的前提是材料均匀、各部分处于同一平面且未扭转。
根据欧拉屈曲理论，薄壁结构的屈曲载荷与结构的几何形状、材料性质和边界条件有关。
除此之外，还可以通过有限元分析等数值方法来进行薄壁结构的屈曲分析。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过划分结构为有限个亦或称单元，建立相应的数学模型，求解结构在受到外力作用下的应力、应变和位移等。
3. 薄壁结构的优化薄壁结构的优化是为了改善结构的性能和减小结构的变形和屈曲。
常用的优化方法包括：3.1 材料选择优化通过选择合适的材料，可以在不改变结构形状的前提下提高结构的抗弯刚度和抗屈曲能力。
一些常用的优质材料如高强度钢和复合材料可用于替代普通钢材等强度低的材料。
屈曲分析
屈曲（失稳）征值屈曲分析与非线性屈曲分析：很多现有的ANSYS资料都对特征值屈曲分析进行了较为详细的解释，特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。
但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。
以下是我经过多次计算得出的一些分析经验，欢迎批评。
1. 非线性屈曲分析的第一步最好进行特征值屈曲分析，特征值屈曲分析能够预测临界失稳力的大致所在，因此在做非线性屈曲分析时所加力的大小便有了依据。
特征值屈曲分析想必大家都熟练的不行了，所以小弟不再罗嗦。
小弟只说明一点，特征值屈曲分析所预测的结果我们只取最小的第一阶，所以你所得出的特征值临界失稳力的大小应为F＝实际施加力*第一价频率。
2. 由于非线性屈曲分析要求结构是不“完善”的，比如一个细长杆，一端固定，一端施加轴向压力。
若次细长杆在初始时没有发生轻微的侧向弯曲，或者侧向施加一微小力使其发生轻微的侧向挠动。
那么非线性屈曲分析是没有办法完成的，为了使结构变得不完善，你可以在侧向施加一微小力。
这里由于前面做了特征值屈曲分析，所以你可以取第一阶振型的变形结果，并作一下变形缩放，不使初始变形过于严重，这步可以在Main Menu> Preprocessor> Modeling> Update Geom中完成。
3. 上步完成后，加载计算所得的临界失稳力，打开大变形选项开关，采用弧长法计算，设置好子步数，计算。
4. 后处理，主要是看节点位移和节点反作用力（力矩）的变化关系，找出节点位移突变时反作用力的大小，然后进行必要的分析处理。
屈曲的特征理解：当结构轴向（梁，板，壳）承受压缩载荷作用时，若压缩载荷在临界载荷以内，给结构一个横向干扰，结构就会发生挠曲，但当这个横向载荷消除时，结构还会恢复到原有的平衡状态，此时杆的直的形式的弹性平衡是稳定的。
屈曲分析
屈曲分析屈曲分析是一种在工程力学中常见的分析方法，用于研究杆件在受力作用下的屈曲性能。
屈曲指的是杆件在受到压力作用时，由于材料的强度不足或几何形状的不合理，导致杆件发生弯曲或破坏的现象。
屈曲分析的目的是确定杆件的屈曲载荷和屈曲形态，以保证结构的安全可靠性。
屈曲分析主要涉及材料力学、结构力学和数值计算等方面的知识。
首先，我们需要了解材料的力学性能，包括材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
这些参数将决定杆件是否具备抵抗屈曲的能力。
其次，结构力学的知识是进行屈曲分析的基础。
我们需要掌握静力学的基本原理，了解杆件在受力作用下的受力分布和相应的应力状态。
最后，数值计算方法可以帮助我们通过计算机模拟杆件的受力情况，得出屈曲载荷和屈曲形态。
在进行屈曲分析时，我们可以采用不同的理论模型，例如欧拉理论、托列密理论和von Mises理论等。
欧拉理论是最常用的屈曲分析方法之一，适用于长、细杆件的屈曲分析。
托列密理论则适用于短、粗杆件的屈曲分析。
von Mises理论是一种较为通用的屈曲分析方法，考虑了材料的屈服特性，适用于多种类型的杆件。
在进行屈曲分析时，我们需要首先确定杆件的几何形状和边界条件。
然后，在已知杆件的几何参数、材料参数和加载条件的情况下，可以利用力学理论和数值计算方法求解杆件的屈曲载荷和屈曲形态。
在求解过程中，需要进行数值模型的建立、边界条件的施加和求解方法的选择。
通过合理的假设和较为准确的计算，可以得到较为可靠的屈曲分析结果。
屈曲分析在工程设计中具有重要的意义。
通过屈曲分析，我们可以评估杆件的屈曲性能，确定结构的安全使用范围。
在设计过程中，我们可以调整材料的选择、几何形状的设计和支撑结构的设置等，以提高结构的屈曲承载能力。
此外，屈曲分析还可以为结构优化设计提供参考，以实现结构的轻量化和高效化。
总之，屈曲分析是研究杆件受力情况的重要方法之一。
通过屈曲分析，我们可以了解杆件的屈曲载荷和屈曲形态，为结构的设计和使用提供参考。
大型商业综合体屈曲约束支撑(BRB)施工工法
大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法一、前言大型商业综合体建筑作为现代城市发展的重要标志和城市经济的核心，在市场需求的推动下不断涌现。
然而，由于其复杂的结构和体量，施工过程中常常会遇到各种技术难题。
为解决这些问题，大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法应运而生。
二、工法特点大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法是一种通过设置屈曲约束支撑控制变形，并在施工过程中进行调整的方法。
其具有以下特点：1）具有较高的承载能力和刚度，能够有效控制大型商业综合体的变形；2）施工过程灵活，可根据实际情况进行调整，确保施工质量；3）能够减少施工时间和成本，提高施工效率。
三、适应范围大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法适用于各类大型商业综合体建筑，如购物中心、体育馆、大型超市等。
特别是面积较大、高度较高、结构复杂的商业综合体项目，更适合采用该工法。
四、工艺原理大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法通过合理设置屈曲约束支撑，让支撑系统充分发挥其承载能力和刚度，控制结构变形。
具体工艺原理如下：1）通过对实际工程的分析，确定屈曲约束支撑的数量、位置和刚度，确保能够满足施工过程中的变形要求。
2）在施工过程中，根据实际变形情况，通过调整支撑的位置和刚度，使结构保持在安全的范围内。
3）通过对屈曲约束支撑的监测和控制，及时发现和解决施工过程中的问题，确保施工质量和安全性。
五、施工工艺大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法的施工过程包括以下几个阶段：1）筹备工作：确定工程需求和技术要求，编制施工方案和施工图纸。
2）支撑安装：根据施工图纸和设计要求，安装屈曲约束支撑系统。
3）变形监测：通过传感器等设备对结构变形进行监测，记录实际变形情况。
4）支撑调整：根据实际监测结果，调整支撑的位置和刚度，控制结构的变形。
5）质量控制：对施工过程中的关键节点进行质量检查和控制，确保施工质量。
管道的屈曲分析讲解
f=0.01 f=0.05 f=0.1 f=0.2 f=0.4 f=0.6
20
40
60
80
100
L(m)
不同覆盖土层载荷
每根曲线最 低点所对应 的温升称为 安全温升。
120
90 60 30 0
0
w=1200N/m w=2400N/m w=3600N/m w=4800N/m w=6000N/m
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 L(m)
L
设管线在长度为L的部分发生屈曲，在屈曲后的长度上 受到的轴向力为P轴，包括覆土层和管子及其内部介质自重的 均匀荷载为q，则弯曲微分方程为：
EIy P轴 y q
解出：
确定出A、B、C、D，即可得到挠曲线方程
y
A c osk x
B sin
kx
Cx
D
qx2 2P轴
式中的k P轴 EI
根据上浮屈曲的形状是对称图形，可得B C 0
则由边界条件x
1 2
L，得
y
A
c
os
kL 2
D
qL2 8P轴
0
y
Ak sin
kL 2
qL 2P轴
0
y
Ak2
c
os
kL 2
q P轴
P轴
c
os
kL 2
q qL2 D k 2P轴 8P轴
将A值代入式（4 - 24），得
• 直管 • 弯曲管道
曲率半径R0≥1000D(可与直管用相同计算方法) 曲率半径R0<1000D
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大变形分析和屈曲的概要与执行
(1)概要
大变形分析是一种用于由载荷而产生了的应变小变形大，或者变形即使小但伴随着变形刚度变化很大时的功能。
也是一种对变形后的形状计算力的平衡的所必需的应力分析。
虽然是一种非线性分析，然而以材料力学来看因为是弹性范围内的变形，所以撤回载荷的话就会回到原来的形状。
一边使载荷或变形阶段性地增加，一边进行分析，分析中也会出现屈曲现象。
非线性屈曲分析与线性屈曲的特征值分析不同，它也求出屈曲后的变形和应力
(2)执行
分析的实行象静力分析，因为不是一下子加上全部载荷，所以必须指定载荷的加载增量（仅时间步的载荷增量）。
因为非线性分析必须边逐次计算中间状态边移向下一步，所以是一点点逐个加上载荷的。
分析的结果与应力分析一样是应力和位移，然而多数情况下载荷和位移的关系（P－δ关系）尤为重要。
图 1中显示了典型的屈曲现象和它的 P－δ关系。
应力和变形的评价与应力分析的情况相同
(3)必须进行大变形分析的例子
象撑杆跳的杆子和弹簧取它们屈曲后的变形情况那样，也有形成肉眼可看见的那么大的变形现象，然而也有变形量虽小，也必须进行大变形分析的。
以下显示这方面的事例
图 2(a)：求受到横向载荷的梁和板的端部的移动量δ。
图 2(b)：受到横向载荷的两端固定的梁和板或周围固定的板和圆板，求它们的轴向及面内方向的内力 f 和反力 R。
图 2(c)：对于受横向载荷的梁或板，载荷引起的变形为δ，求δ超过梁高和板厚状态的应力和变形。
图 2(d)：求受到内压的椭圆形管子的应力和变形。
以下图 2(b)～(d)是变形量小，但伴随变形刚度变大的例子。
加载初期载荷与弯曲应力相平衡，随着负荷的增加除弯曲应力以外面内膜应力也参与了平衡。
在线性分析中只能计算初始状态曲板引起的弯曲刚度，而进行大变形分析，随着变形而产生的面内膜刚度的影响也能考虑到计算中去。