ANSYS知識普及系列19——ansys workbench非線性屈曲分析

寧博士CAE團隊

2016年10月18日 11:19

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本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網(wǎng)友**好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。

編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家

業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981

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聲明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網(wǎng)上；

2、如侵犯知識產(chǎn)權(quán)，請聯(lián)系A(chǔ)NSYS專家本人或者技術(shù)鄰，我將第一時間刪除。

小技巧：加本人關(guān)注，可以及時觀看本人發(fā)布的技術(shù)貼

摘自（http://blog.sina.com.cn/s/blog_625847130101h78r.html）

很多旋轉(zhuǎn)受壓結(jié)構(gòu)必須進行屈曲分析，常規(guī)結(jié)構(gòu)屈曲分析軟件有nastran、abaqus和ansys，nastran對線性大型模型分析效率較高；abaqus屈曲分析使用較少；ansys使用比較頻繁，其快速建模，與CAD軟件的良好借口及有限元模型前處理的便捷性（WB界面）很有吸引力，屈曲分析功能較為完善，可以進行線性、非線性和后屈曲分析。

ansys學(xué)習(xí)資料中介紹較多的是線性屈曲分析。線性屈曲分析在工業(yè)實際中預(yù)測的值偏高，有的甚至超過實際實驗測試值的幾十倍，線性分析唯一優(yōu)勢是其分析速度較快。但在實際中其預(yù)測值參考價值不大，僅給定結(jié)構(gòu)屈曲失效的上限值。非線性屈曲分析考慮其他因素，包括結(jié)構(gòu)加工缺陷（幾何），材料非線性等，因此較為接近實際情況，但計算耗時較長。針對最艱難學(xué)習(xí)情況歸納總結(jié)非線性屈曲分析時技術(shù)要點及應(yīng)注意事項。

對于規(guī)則旋轉(zhuǎn)殼，承受外壓載荷作用，進行非線性屈曲分析時，必須加上幾何缺陷，關(guān)鍵步是添加APDL語句
/prep7
upgeom,0.1,1,1,file,rst
cdwrite,db,file,cdb
/solu

該步引入屈曲模態(tài)情況下的幾何缺陷，缺陷為屈曲模態(tài)變形相對值的0.1倍，該值可以根據(jù)實際加工水平等其他條件確定，上述

語句保存在txt文檔中，在workbench流程APDL模塊調(diào)用。

分析詳細流程為，static structure模塊導(dǎo)入幾何，施加載荷和邊界條件，分析求解，將linear buckling拖入流程中，共享static structure模塊數(shù)據(jù)，進行線性屈曲模塊分析，Mechanial APDL模塊調(diào)用屈曲分析結(jié)果，并調(diào)入（addinput）上面內(nèi)含幾何缺陷命令語句命令的txt文件，更新，將Mechanical結(jié)果導(dǎo)入Finite Element modeler模塊，更新，此時在缺陷附近的單元節(jié)點位置發(fā)生改變。在Finite Element modeler重構(gòu)幾何，導(dǎo)入static structure模塊，此時可設(shè)置結(jié)構(gòu)材料塑性參數(shù)，如屈服強度，剪切模量等。進入Mechanical分析中，設(shè)置分析選項，主要設(shè)置分析步數(shù)和穩(wěn)定能，分析步應(yīng)設(shè)的足夠大，便于捕捉屈曲臨界載荷值。

最后求解，屈曲載荷位移曲線中有突變點，該處即為屈曲臨界載荷值。

以受外壓的圓柱殼為例

流程如下

線性靜力分析后進行屈曲分析，線性靜力分析約束及載荷如下，圓柱殼兩端固定約束，中間承受1MPa壓力作用

屈曲分析結(jié)果如下，載荷乘子1.5155，因此結(jié)構(gòu)線性屈曲載荷為1.5155MPa

將屈曲分析模態(tài)位移結(jié)果導(dǎo)入Mechanical APDL中，添加upgeom.txt更細結(jié)構(gòu)單元節(jié)點位置，將Mechanical APDL中結(jié)果導(dǎo)入Finite Element Modeler中，重建模型導(dǎo)入static structure中，添加邊界條件，注意此時壓力載荷施加應(yīng)超過屈曲載荷1.5155MPa，這里取2MPa。分析設(shè)置如下圖，設(shè)置分析時間2000s，打開幾何分線性開關(guān)，設(shè)置載荷步初始200，最小100，最大1000.保證能有效捕捉屈曲點。打開stabilization，開啟穩(wěn)定性分析。