利用ABAQUS進行屈曲梁負剛度分析

建立模型

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梁尺寸為:長270mm,寬25mm,厚1mm。

定義材料參數

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設置分析步

第一分析步中,限制梁兩端節點只能沿梁軸線方向滑動,同時給梁中部節點一個向上的微小位移,這里定為0.1mm;第二步里,給梁兩端的節點一個相對的位移,均為0.75mm,以模擬梁的壓縮狀態;第三步里,分析步選用非線性屈曲分析,在第二步的基礎上,給中部節點施加一個向下的力,定為1.

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輸出設置

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定義載荷

載荷的加載與分析步相對應,BC-1和BC-2為固定梁兩端五個自由度,僅保留水平方向自由度,BC-3為給垂向一個位移0.1mm;BC-3和BC-4為給梁兩端一個0.75mm的位移;在第二分析步中已經令梁兩端有了一個相對位移,默認到達移動位置后固定,因此BC-6和BC-7為冗余約束,此處作了無效處理。

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加載

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單元選擇

選擇二次單元

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提交計算

計算之前修改分析步第三步的步長為固定值0.0005,共500步,如圖所示。

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計算結果

兩端均壓縮0.75mm后梁的變形為:

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中部加載前梁的應力分布云圖

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加載后梁的應力分布云圖:

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將數據導出,在MATLAB中繪圖,得到力位移曲線:

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由圖中數據計算可知梁的負剛度為:

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利用ABAQUS進行屈曲梁負剛度分析的圖14

按柔性設計手冊里的公式:

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利用ABAQUS進行屈曲梁負剛度分析的圖16

可見兩者相差極小,可認為仿真結果有效。取上圖局部放大,得到壓力為0時梁的位移情況如下圖所示。

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由于仿真計算采樣點的限制且誤差不可避免,通過上圖可知,位移為0時,受力也為接近0。

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