9_Workbench_DS屈曲分析.ppt

屈曲分析的背景 许多结构需要估计结构的稳定性。细长柱、压缩部件、以及真空容器都是需要考虑稳定性的例子. 在不稳定(屈曲)开始时,结构在本质上没有变化的载荷作用下(超过一个很小的动荡)在x方向上的位移{?x}会有一个很大的改变. 屈曲分析的背景 特征值或线性屈曲分析预测的是理想线弹性结构的理论屈曲强度(分歧点). Euler柱的特征值屈曲方法与经典的Euler方法匹配. 然而，非理想和非线性行为阻止许多真实的结构达到它们理论上的弹性屈曲强度。线性屈曲通常产生非保守的结果, 应当谨慎使用. 苏打水罐的屈曲分析: 在苏打水罐上的小的瑕疵,例如一个小的缺陷,将会影响响应并且使模型不对称.然而，这些小的瑕疵在线性屈曲分析中不予考虑. 屈曲分析的背景 尽管屈曲分析是非保守的，但是也有许多优点: 它比非线性屈曲计算省时,并且应当作第一步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的载荷). 线性屈曲分析可以用来作为决定什么样的屈曲模型形状可以使用的设计工具. 结构可能发生屈曲的方法可以作为设计中的向导 线性屈曲分析基础 对于线性屈曲分析，下面的特征值方法用来得到屈曲载荷乘子li和屈曲模态yi:这个结论在分析中有一些相对的假设: [K]和[S] 是常量: 假设为线弹性材料行为 应用小变形理论，并且不包括非线性特性 基于载荷{F}的响应是一个线性的关于li的函数 附加的约束条件: 不允许非零位移约束或热载荷 在DS中涉及到应用线性屈曲分析,记住这些假设是很重要的. 屈曲分析步骤 线性屈曲分析步骤与线性静力分析很相似,因此不是每个步骤都详细介绍.其中的黄色斜体的步骤是屈曲分析的特殊步骤. 生成几何体 分配材料属性 定义接触 (假如需要的话) 定义网格控制(可选择的) 定义载荷和约束 定义屈曲分析类型 求解模型 查看结果 接触对 屈曲分析中可以定义接触对.但是，由于这是一个纯粹的线性分析，因此接触行为不同于非线性接触类型: 以下各方面需要重点注意: Pinball范围将影响一些接触类型 所有非线性接触类型被简化为“绑定”或 “不分离”接触. 无分离的接触在屈曲分析中带有警告,因为它在切向没有刚度.这将产生许多过剩的屈曲模态.如果合适的话，考虑应用绑定接触来代替. 载荷和约束 至少要施加一个能够引起屈曲的结构载荷到模型上: 所有的结构载荷都要乘上载荷系数来决定屈曲载荷.因此不支持不成比例或常值的载荷(常数载荷见后面的片子) 允许刚性约束(即无位移约束) 允许无热载荷 仅有压缩的约束是非线性，因此不推荐使用在屈曲分析中 求解选项 求解下拉菜单提供了详细的将要执行分析的类型 对于屈曲分析，求解下拉菜单的详细选项通常都不需要改变. 在大多情况下，“Solver Type”通常在默认的“Program Controlled”选项的左边.它仅仅控制在初始静力分析中的求解器而不是屈曲求解方法. 屈曲分析不支持“Large Deflection”. “Analysis Type”在线性屈曲分析情况下可以显示“Buckling”. 观察结果 求解结束可以观察屈曲的模态 每一阶屈曲模态的的乘子都有详细的描述.载荷乘子与真实载荷的乘积代表临界载荷. 屈曲模态代表相对尺寸而不是绝对尺寸.但是这些可以用来判定失效的模态的形状. 观察结果 屈曲载荷乘子(?)的说明: 下面的塔模型被求解了两次. 首先施加一单位载荷. 第二次施加了所希望的载荷 (见下页) 观察结果 屈曲载荷乘子(?)的说明： 常数载荷 假如施加常值则需要给出特殊的指定. 用户可以重复屈曲分析,调整可变载荷直到载荷乘数为1.0或接近1.0. 讨论一个柱子在自重WO和表面集中力A作用下的例子.可以通过重复计算,调整A的值直到l = 1.0. 屈曲分析实例 目标: 校验下面管子模型在ANSYSY Workbench中的线性屈曲分析结果. 结果将与使用手册上的计算结果想比较. ANSYS BASIC TRAINING DS屈曲分析 F F Stable Unstable 第一个算例，屈曲载荷乘子(?)就是屈曲载荷 第二个算例，屈曲载荷乘子(?)可以解释为安全因子。 Sheet1 Contact Type Static Analysis No Separation Rough Frictionless Bonded Frictional Initially Touching Inside Pinball Region Outside Pinball Region Free Linear Buckling Analysis