受壓圓環(huán)的線性屈曲測試(二)
在之前的文章國產(chǎn)有限元軟件對標(biāo)Abaqus慘遭各大有限元軟件圍攻,仿真大戰(zhàn)究竟誰能勝出中,我們用多個軟件采用梁單元進(jìn)行了受壓圓環(huán)線性的屈曲測試。結(jié)果表明,abaqus計算的結(jié)果與其他各大有限元軟件均存在區(qū)別,具體測試條件如下,該問題理論解為一階荷載系數(shù)為0.0517:
當(dāng)時采用梁單元的測試結(jié)果中,abaqus計算結(jié)果為0.0517,其余軟件包括ANSYS,COMSOL,ADINA和SAP2000均為約0.068。依據(jù)知乎用戶lanjieying大師的思路,計算結(jié)果的差異主要在于壓力荷載引起的剛度變化,在某些書上稱為follower force stiffness。
依據(jù)lanjieying大師提供的進(jìn)一步信息,他用ansys和abaqus測試時采用的均為實(shí)體單元,得到的結(jié)果一致。本文再次采用實(shí)體單元進(jìn)行測試。同時,COMSOL在知乎的官方賬號COMSOL中國對此問題也進(jìn)行了測試,給出了COMSOL在進(jìn)行該問題時的采用某種“特殊”操作方式可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計算。本次測試的軟件主要包含ABAQUS,ANSYS,COMSOL,ADINA和MARC。
先進(jìn)行靜力工況計算結(jié)果對照,表明模型定義的正確性,靜力計算結(jié)果如下:
其中marc采用的mm制單位,從計算結(jié)果看出,各大軟件的靜力計算結(jié)果相差極小。
接下來是buckling工況計算結(jié)果:
結(jié)果對比:ABAQUS,ANSYS和COMSOL均給出了幾乎一致的結(jié)果,其中COMSOL需要依據(jù)COMSOL官方給出的定義lambda參數(shù)進(jìn)行計算并勾選幾何非線性,這表明當(dāng)前兩大用戶量最廣的有限元軟件abaqus和ansys求解器還是全面而穩(wěn)定。而另一知名非線性有限元軟件MARC和筆者一直十分信任的ADINA在這個問題上沒能給出滿意的結(jié)果,當(dāng)然筆者水平有限,也可能是筆者沒有注意到這兩軟件中某項參數(shù)的設(shè)置而導(dǎo)致的,歡迎網(wǎng)友測試指正。
值得一提的是,理論上對于此案例計算,能否得到準(zhǔn)確結(jié)果主要在于是否考慮壓力荷載這種follower force引起的剛度變化,而在MARC的幫助文檔中,其給出了以下描述:
由此可見MARC的開發(fā)者應(yīng)該是有考慮該種情形下的剛度計算的,并且筆者在計算時也勾選了follower force stiffness對應(yīng)的選項,但是依然沒有得到和理論計算一致的結(jié)果。
另外,在之前的梁單元計算中,只有abaqus可以得到與理論一致的計算結(jié)果0.0517,這表明,在使用梁單元的情況下,只有abaqus的梁單元受pressure會考慮“follower force stiffness”,而其他軟件均未考慮。
[完]
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