ansys workbench121屈曲分析

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(ANSYS屈曲分析)

(ANSYS屈曲分析)
第7章 结构弹性稳定分析
7.1 特征值屈曲分析的步骤 7.2 构件的特征值屈曲分析 7.3 结构的特征值屈曲分析
第7章 结构弹性稳定分析
结构失稳或结构屈曲: 当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的 增量,则结构的平衡位形将发生很大的改变,这种现 象叫做结构失稳或结构屈曲。 结构稳定问题一般分为两类: ★第一类失稳:又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特 征值屈曲分析。结构失稳时相应的荷载可称为屈曲荷 载、临界荷载、压屈荷载或平衡分枝荷载。 ★第二类失稳:结构失稳时,平衡状态不发生质变, 也称极值点失稳。结构失稳时相应的荷载称为极限荷 载或压溃荷载。 ●跳跃失稳:当荷载达到某值时,结构平衡状态发生 一明显的跳跃,突然过渡到非邻近的另一具有较大位 移的平衡状态。可归入第二类失稳。
7.1 特征值屈曲分析的步骤--查看结果
⑴ 列表显示所有屈曲荷载系数 命令格式:SET,LIST SET栏对应的数据为模态数阶次,TIME/FREQ栏对应的数据 为该阶模态的特征值,即屈曲荷载系数。荷载步均为1,但每个 模态都为一个子步,以便结果处理。 ⑵ 定义查看模态阶次 命令格式:SET,1,SBSTEP ⑶ 显示该阶屈曲模态形状 命令格式:PLDISP ⑷ 显示该阶屈曲模态相对应力分布 命令格式:PLNSOL或PLESOL等。 模态形状归一化处理,位移不表示真实的变形。 直接获取第N阶屈曲模态的特征值(屈曲荷载系数): *get,freqN,mode,N,freq 其中FREQN为用户定义的变量,存放第N阶模态的屈曲荷载系 数,其余为既定标识符。
第7章 结构弹性稳定分析
★结构弹性稳定分析=第一类稳定问题 ANSYS特征值屈曲分析(Buckling Analysis)。 ★第二类稳定问题 ANSYS结构静力非线性分析,无论前屈曲平衡状态 或后屈曲平衡状态均可一次求得,即“全过程分析”。 这里介绍ANSYS特征值屈曲分析的相关技术。在本 章中如无特殊说明,单独使用的 “ 屈曲分析 ” 均指 “ 特 征值屈曲分析”。

ansys 屈曲分析详细过程

ansys 屈曲分析详细过程
(2)迭代法 迭代法是通过调整直线斜率对非线性曲线的逐渐逼近。迭代法求解时每次迭 代都将总荷载全部施加到结构上,取结构变形前的刚度矩阵,求得结构位移并对 结构的几何形态进行修正,再用此时的刚度矩阵及位移增量求得内力增量,并进 一步得到总的内力。 (3)混合法 混合法是增量法和迭代法的混合使用。在一般的非线性分析中常采用增量迭 代混合法,将荷载分成若干级增量,在每一荷载增量上进行多次迭代。混合法综 合了增量法、迭代法的优点,并且与单纯的迭代法相比,混合法并不增加太多的 迭代次数。 4、曲梁加载问题 曲梁径向和切分布荷载可在圆柱坐标系下直接施加,而非径向和切向的分布 荷载可以将荷载等效到沿曲梁轴向分布,然后分解为径向和切向分布两部分施 加,其分解后为:
KD KG F
非线性屈曲分析的流程图如下:
图 2 非线性屈曲分析流程图
2
3、非线性方程组求解方法 (1)增量法 增量法的实质是用分段线性的折线去代替非线性曲线。增量法求解时将荷载
分成许多级荷载增量,每次施加一个荷载增量。在一个荷载增量中假定刚度矩阵 保持不变,在不同的荷载增量中,刚度矩阵可以有不同的数值,并与应力应变关 系相对应。
QSV QH / (1 y2 ) 和QSP QH y / (1 y2 ) 其中,y=df (x) / dx,当单元足够小时,可采用y y / y
图 3 曲梁均布荷载等效与分解
3
5、问题的描述 矩形截面圆弧拱桥,在梁上受均布荷载,荷载及截面尺寸如图 1 所示,要求
用 ANSYS 进行拱圈的非线性屈曲分析,求极限荷载。本作业进行了圆弧拱的弹 性屈曲分析和非线性屈曲分析,分线性分析时引入初始几何缺陷。
题目:跨径 L=89m,矢跨比 f/L=1/5 的圆弧拱,梁高 h/L=1/30,梁宽 b/L=1/15 求:1.弹性屈曲荷载; 2.非线性极限承载能力。

ansys结构屈曲分析

ansys结构屈曲分析

退出求解器
命令: 命令:finish GUI:close the : solution menu
ANSYS 结构屈曲分析 二 结构屈曲分析的基本步骤
(3)扩展解:无论采取哪种特征值提取方法,如果想要得到屈曲模 )扩展解:无论采取哪种特征值提取方法, 态的形状,就必须执行扩展解。 态的形状,就必须执行扩展解。可以 把扩展解简单理解为将屈曲 模态的形状写入结果文件。具体操作步骤如下: 模态的形状写入结果文件。具体操作步骤如下:
注意二: 注意二: 材料的弹性模量 EX必须定义。
ANSYS 结构屈曲分析 二 结构屈曲分析的基本步骤
(2)获得静力解:与一般静力解类似,但需注意以下几点: )获得静力解:与一般静力解类似,但需注意以下几点:
注意一: 注意一:
必须激活预应力影响。 必须激活预应力影响。
注意二: 注意二:
通常只需施加一个单位荷 载即可。当施加单位荷载 载即可。 时,求解得到的特征值就 表示临界荷载, 表示临界荷载,施加非单 位荷载时, 位荷载时,求解得到的特 征值乘以施加的载荷就得 到临界荷载; 到临界荷载;
• 命令:mxpand,nmode,,,elcalc • GUI:main menu 〉solution 〉loads step opts 〉 expasionpass 〉single modes 〉expand modes
扩展求解
• 命令:solve • GUI:main menu 〉solution 〉solve 〉current LS
列出现在所有的屈曲荷载因子
命令:set,list 命令 GUI: mian menu 〉 general postproc 〉results summary
读取指定的模态来显示屈曲模态形状

AnsysMechanical屈曲分析技术

AnsysMechanical屈曲分析技术

AnsysMechanical屈曲分析技术1. 屈曲分析的基本概念当受拉杆件的应力达到屈服极限或强度极限时,将引起塑性变形或断裂。

这些是由于强度不足所引起的失效。

在工程中,我们会注意到当细长杆件受压时,表现出与强度失效完全不同的性质。

当杆件受压超过某一临界值时,再增加压力,杆件会产生很大的完全变形,最终折断。

内燃机配气机构中的挺杆,空气压缩机,蒸汽机的连杆等都是这样的受压构件。

日常生活中,我们也有很多这样的经验。

此时如果根据拉压杆件的强度公式进行校核,会发现此时杆件所受的压应力远小于屈服极限或强度极限。

此时,我们说结构丧失了稳定性,属于结构稳定性分析的范畴。

同样,对于薄板结构(如筒仓,钢塔),也同样存在受压载荷作用下的稳定性问题。

稳定性问题根据失稳发生的区域又分为整体稳定性与局部稳定性。

国内外的设计规程规范详细地规定了稳定性设计的技术指标,从结构设计方面保证了结构在稳定性方面的技术要求,如《钢结构设计标准GB50017-2010》、《空间网格结构技术规程JGJ7-2010》等。

对于非标构件,使用有限元校核也提出了明确的方法。

初始缺陷的施加是稳定性分析中一个重要的环节,我们看到《钢结构设计标准GB50017-2010》中给出了确定方法。

试验方法和有限元方法的结合广泛应用在强度设计和稳定性设计中。

2. ANSYS Mechanical屈曲分析下图是一端固定,另一端受压的柱子,当F增加到一个临界值后,此时如果有一个侧向的扰动,柱子顶端会产生很大的横向变形,此时结构处于不稳定状态。

对于理想的无缺陷的杆件,F的临界值对应右图的分支点,对应于ANSYS Mechanical中的特征值屈曲分析。

实际结构中,由于存在制造,安装误差,或者材料局部有缺陷,并不能达到分支点失稳,而是在极限载荷位置即丧失稳定性,此时需要使用ANSYS Mechanical的非线性屈曲分析。

3. ANSYS Mechanical特征值屈曲分析ANSYS Mechanical特征值屈曲是一种形式的线性扰动分析,上游的静力分析模型可以是线性的,也可以是非线性的。

最新Workbench屈曲分析总结资料

最新Workbench屈曲分析总结资料

Workbe nch屈曲分析1、基础概念结构在载荷作用下由于材料弹性性能发生变形,若变形后结构上的载荷保持平衡,这种状态称为弹性平衡。

如果结构在平衡状态时,受到扰动而偏离平衡位置,当扰动消除后仍能恢复原来平衡状态,这种平衡状态称为稳定平衡状态,反之,如果受到扰动而偏离平衡位置,即使扰动消除,结构仍不能恢复原来的平衡状态,而结构在新的状态下平衡,则原来的平衡状态就成为不稳定平衡状态。

当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的增量,则结构平衡状态将发生很大的改变,这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。

根据失稳的性质,结构稳定问题可分为以下三类:第一类失稳是理想化情况,即达到某个载荷时,除结构原来的平衡状态存在外,出现第二个平衡状态,故又叫做平衡分叉失稳,数学上就是求解特征值问题,又叫做特征值屈曲分析。

第二类失稳是结构失稳,变形将大大发展,而不会出现新的变形形式,即平衡状态不发生质变,也叫极顶失稳,结构失稳时,相应载荷叫做极限载荷,理想结构或完善结构不存在,总是存在这样那样的缺陷,大多数问题属于第二类失稳问题。

第三类失稳是当在和达到某值时,结构平衡状态发生一明显跳跃,突然过渡到非临近的另一具有较大位移的平衡状态,称为跳跃失稳,跳跃失稳没有平衡分叉点,也没有极值点,如坦拱、扁壳、二力杆的失稳都属于此类。

结构弹性稳定分析属于第一类失稳对应workbench的线性特征值分析(Eigenvalue Buckling),考虑缺陷,非线性影响的第二类结构属于workbe nch的非线性特征值分析( Eige nvalue Buckling),第三类的失稳对应workbench的Static Structural,无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次计算求出,即全过程分析。

1.1屈曲分析基础理论在平衡状态,考虑到轴向力或中面内力对弯曲变形的影响,根据势能驻值原理得到结构平衡方程为kJ K G〕U—p:式中K E 1为结构弹性刚度矩阵,K G I为结构几何刚度矩阵,也称为初应力刚度矩阵,<U '为节点位移向量;"P*为节点载荷向量,上式也为几何非线性分析平衡方程。

ANSYS分析(特征值屈曲与接触)

ANSYS分析(特征值屈曲与接触)

H
3
分析进阶_特征值屈曲分析
对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析(续)
④ExpansionPass/single Expand/Expand Modes NMODE填1(与②的设置数值一样) Elcalc Calculate elem results? Yes(可以查看屈曲变形的云图)
⑤求解 Step3:查看结果
新建接触对 编辑属性
删除接触对
1.点击新建接触对后出现右侧窗口 通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体(面,
设置目标面
体,节点…)
1.选择几何体类型
2.选择几何体性质 (柔性,刚性…)
3.点击选择目标面
(中键确认)
4.进入下一步
HHale Waihona Puke 8分析进阶_接触分析
接触面设置
Step2:Modeling / Contact Pair 弹出Contact Manager对话框
接触分析的一般步骤如下: Step1:建立几何模型(与前面的方法相同,略) Step2:设置接触面 Step3:计算及查看结果
用螺栓连接的法兰面分析结果
(变形方法500倍)
用螺栓预紧力作用下的分析H结果
7
分析进阶_接触分析
接触面设置
Step2:Modeling / Contact Pair 弹出Contact Manager对话框
H
6
分析进阶_接触分析
结构件连接处作为一体化处理可以解决整体钢结构的应力分析问题,但是如果 想要研究连接处的应力情况,则前面提到的方法无法得到准确的结果。
例如:通过螺栓连接的表面之间会在外载荷的作用下可能发生相互挤压,或者 发生分离。当结构件受到复杂外载荷作用时,在计算之前我们无法预知接触面之 间的接触范围。此时我们需要更加智能和精确计算方法-接触分析

Workbench屈曲分析详细教程

Workbench屈曲分析详细教程
3、添加线性屈曲分析liner buckling,在initial condition中更改定义为static。
4、在分析设置中更改期望的扭曲分析的模态的阶数,这里定为5。在solution中添加5个总变形计算项,点击修改其对应模数。
5、开始计算solve,查看结果
一阶模态计算结果பைடு நூலகம்23.025,与理论计算结果22.941相差0.367%,可以接受。
附各阶位移形变图:
2点击workbench界面左侧的newsimulation进入分析界面添加静态static分析设置材料参数划分网格并在杆一端添加固定约束fixedsupport另一端添加force大小为1方向向内点击开始solve3添加线性屈曲分析linerbuckling在initialcondition中更改定义为static
Workbench屈曲分析详细教程
1、从SW中导入到Workbench,比转换为STP模型质量更高。
2、点击Workbench界面左侧的NEW Simulation进入分析界面,添加静态static分析,设置材料参数、划分网格并在杆一端添加固定约束fixed support,另一端添加force大小为1、方向向内,点击开始solve

workbench屈服分析ANSYS接触分析及四个强度理论文件

workbench屈服分析ANSYS接触分析及四个强度理论文件

14. 在结果明细窗口中显示 “Load Multiplier” 值为 65610. 记得我 们曾经施加过一个单位力,所以,此结果与我们精确计算的结果 65648非常接近
14 13
July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-11
线性屈曲
. . .作业7 – 结果
• 将力的大小变为预定的载荷 (10000 lbf).
作业7
线性屈曲
线性屈曲
作业7 – 目标
• • •
Workshop Supplement
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
线性屈曲
作业7 - Solution
• 在求解命令条中插入屈曲工具:
11. 点击求解命令条. 12. “RMB > Insert > Buckling”.
Workshop Supplement
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-5
线性屈曲
作业7 – 前处理
1. 将工作单位设置为 U.S. customary单位制:
– “Units > U.S. Customary (in, lbm, psi, F, s)”.
Workshop Supplement
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  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• The way in which a structure may buckle can be used as a possible guide in design
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7-5
May 5, 2009 Inventory #002593
7-4
May 5, 2009 Inventory #002593
Linear Buckling
… Background on Buckling
Training Manual
• Although unconservative, linear buckling has various advantages:
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
7-7
May 5, 2009 Inventory #002593
Linear Buckling
… Geometry and Material Properties
Training Manual
– Material response that is inelastic. – Nonlinear effects. – Imperfections in the structure which are not modeled (dents etc.).
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Workbench - Mechanical Introduction 12.0
Chapter 7 Linear Buckling Analysis
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
7-1
May 5, 2009 Inventory #002593
– The eigenvalue buckling solution of a Euler column will match the classical Euler solution.
• Imperfections and nonlinear behavior prevent most real world structures from achieving their theoretical elastic buckling strength. Linear buckling generally yields unconservative results. • Linear buckling will not account for:
– It is computationally cheaper than a nonlinear buckling analysis, and should be run as a first step to estimate the critical load (load at the onset of buckling).
([K] + λi [S]){ψi } = 0
Assumptions:
– [K] and [S] are constant:
• Linear elastic material behavior is assumed • Small deflection theory is used, and no nonlinearities included
Linear Buckling Analysis Inside Pinball Region Outside Pinball Region Bonded Free No Separation Free Free Free Free Free
Contact Type Bonded No Separation Rough Frictionless
– – – – – – – – – – – Attach Geometry Assign Material Properties Define Contact Regions (if applicable) Define Mesh Controls (optional) Include Loads and Supports Solve Static Structural Analysis Link a Linear Buckling Analysis Set Initial Conditions Request Results Solve the Model Review Results
• Relative comparisons can be made of the effect of differences in design to buckling
– Linear buckling can be used as a design tool to determine what the possible buckling mode shapes may be.
Training Manual
• Eigenvalue or linear buckling analysis predicts the theoretical buckling strength of an ideal linear elastic structure. • This method corresponds to the textbook approach of linear elastic buckling analysis.
• It is important to remember these assumptions related to performing linear buckling analyses in Simulation.
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Linear Buckling
Chapter Overview

Training Manual
In this chapter, performing linear buckling analyses in Mechanical will be covered. Contents:
A. Background On Buckling B. Buckling Analysis Procedure C. Workshop 7-1
• For material properties, Young’s Modulus and Poisson’s Ratio are required as a minimum
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• Only buckling modes and displacement results are available for line bodies.
– Although Point Masses may be included in the model, only inertial loads affect point masses, so the applicability of this feature may be limited in buckling analyses
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May 5, 2009 Inventory #002593
Linear Buckling
B. Buckling Analysis Procedure
Training Manual
• A Static Structural analysis will need to be performed prior to (or in conjunction with) a buckling analysis. The steps in italics are specific to buckling analyses.


The capabilities described in this section are generally applicable to ANSYS DesignSpace Entra licenses and above.
– Some options discussed in this chapter may require more advanced licenses, but these are noted accordingly.
• Any type of geometry supported by Simulation may be used in buckling analyses:
– Solid bodies – Surface bodies (with appropriate thickness defined) – Line bodies (with appropriate cross-sections defined)
7-8
May 5, 2009 Inventory #002593
Linear Buckling
… Contact Regions
Training Manual
• Contact regions are available in free vibration analyses, however, contact behavior will differ for the nonlinear contact types exactly as with modal analyses. • Discussed earlier (see chapter 5).
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