Workbench中進(jìn)行屈曲分析
在承受壓應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中,比如承受外壓的容器,當(dāng)直徑與壁厚比值較大時(shí)(GB150《壓力容器》中規(guī)定Do/t>20時(shí)),屈曲失效很可能先于塑形垮塌失效出現(xiàn),為保證結(jié)構(gòu)安全,在外壓容器的設(shè)計(jì)中,屈曲分析是一項(xiàng)非常重要的設(shè)計(jì)工作。
GB 150《壓力容器》 第3部分第4章中給出了外壓圓筒和外壓球殼的設(shè)計(jì)規(guī)則,在滿足標(biāo)準(zhǔn)中的結(jié)構(gòu)形式下,按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)比較方便,也容易得到業(yè)主的認(rèn)可。but,我們?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)總是奇形怪狀的,標(biāo)準(zhǔn)只能照顧到它喜歡的形式,怎么辦?這時(shí)候就可以用分析設(shè)計(jì)的方法了,采用有限元軟件進(jìn)行屈曲分析。
有限元技術(shù)發(fā)展到今天,市場(chǎng)上的商業(yè)軟件林林總總,但基本上功能都差不多,如ansys、abaqus、nastran等等都可以方便地實(shí)現(xiàn)屈曲分析。屈曲分析分為線性屈曲分析(特征值屈曲)和非線性屈曲分析(考慮結(jié)構(gòu)非線性、材料非線性等)。
在ansys workbench平臺(tái)下,實(shí)現(xiàn)屈曲分析的方法如下:
特征值屈曲分析
實(shí)現(xiàn)特征值屈曲分析比較簡單。先進(jìn)行靜力分析,然后將靜力分析結(jié)果作為預(yù)應(yīng)力施加到特征值屈曲分析中進(jìn)行求解。在workbench中,先拖入Static Structural,然后拖入Egenvalue Buckling 進(jìn)行如下連接。
1)在Static Structural中建立好模型,材料屬性設(shè)置為線彈性,添加邊界條件進(jìn)行靜力分析。
2)在Egenvalue Buckling中設(shè)置好屈曲模態(tài)階數(shù)后(在下圖中Details of “Analysis Setting”中輸入Max Modes to Find),點(diǎn)解solve,進(jìn)行特征值屈曲分析。
3)求解結(jié)束后,可以查看屈曲變形模態(tài)和特征值。注意,這里的變形并不是結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)真正的變形值,只是一個(gè)變形形態(tài)的示意。
非線性屈曲分析
對(duì)于初學(xué)者來說,非線性屈曲聽起來高深莫測(cè),其實(shí),除了計(jì)算機(jī)更累,對(duì)我們來說,也增加不了多少活。
非線性屈曲的流程如下:
1)進(jìn)行線性屈曲分析,操作步驟同上,就不再贅述。這一步其實(shí)也可以不需要,本文中是為了施加一個(gè)初始的缺陷。
2)進(jìn)行初始缺陷設(shè)定。采用APDL進(jìn)行缺陷設(shè)定,需要輸入如下圖中文本所示的命令。
3)在FE Modeler中設(shè)定好缺陷的模型。
4)進(jìn)行非線性屈曲分析。非線性屈曲分析與極限載荷分析操作類似,不同之處在于極限載荷分析是在小變形前提下進(jìn)行,而非線性屈曲分析需要打開大變形開關(guān)進(jìn)行分析。注意載荷步的設(shè)置,太粗的載荷步可能會(huì)使得計(jì)算跳過屈曲載荷點(diǎn),捕捉不到屈曲載荷。
來源:一起CAE吧
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