后屈曲分析
關注創建者：yunduan082 創建時間：2022-06-26
后屈曲分析的視頻教程
Abaqus----引入初始缺陷的后屈曲分析參數對結果的影響（11個模型對比驗證）
本人工科碩士在讀，此視頻是一個課程介紹，完整版從0--1對引入初始缺陷的后屈曲分析參數對結果的影響（11個模型對比驗證）的所有操作進行了全程錄屏教學，學者可快速精通此分析，按照Abaqus有限元分析流程對part、material、assembly、mesh、step、interaction、load等7個模塊進行了視頻精講，總課時37分鐘 ，此方向直接達到精通水平。
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abaqus----螺栓預緊力下四等邊角鋼柱后屈曲教學（引入初始缺陷，考慮接觸）
本人工科碩士在讀，此視頻是一個課程介紹，完整版從0--1對螺栓預緊力下四角鋼柱后屈曲教學（引入初始缺陷，時刻考慮接觸，不用tie）的所有操作進行了全程錄屏教學，學者可快速精通此分析，按照Abaqus有限元分析流程對part、material、assembly、mesh、step、interaction、load等7個模塊進行了視頻精講，總課時3小時 ，此方向直接達到精通水平。
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后屈曲分析的實例教程
在有限元分析中，我們主要通過屈曲分析 (Buckling Analysis) 去判斷發生屈曲的臨界載荷大小。而這其中根據實際結構和要求的不同，又分為線性屈曲分析（通常直接簡稱為屈曲分析）和后屈曲分析。當然，如何涉及非線性問題，后屈曲分析是必要的，不過對于后屈曲分析的實現方式也會更加麻煩一些，因為需要局部調整inp關鍵字達到目的，但只要掌握了關鍵點，依葫蘆畫瓢還是非常湊效的。
在Abaqus中，對于屈曲的計算考慮則依據結構的復雜性而定，簡單的可以只考慮線性屈曲分析預估臨界載荷大小；對于較復雜的模型，則可以考慮Riks 法進行后屈曲計算，從而可獲取屈曲以后的結構響應情況；但對于涉及接觸脫開等特別復雜的問題，可能得借助Explicit 來實現；而對于局部褶皺問題需要借助Static、Stabilize來實現。
01
線性屈曲分析
線性屈曲分析用于預估臨界失穩載荷和失穩模態，所求得的屈曲特征值與所加載的載荷大小相乘就是臨界失穩載荷。當然，對完善結構的屈曲問題，線性屈曲分析也為后屈曲分析引入缺陷（擾動）做好準備，這是非常關鍵的。
在Abaqus中，進行線性屈曲分析的方法是通過Buckle 進行的。
一般線性屈曲分析只需要關注第一階屈曲模態，并根據計算所得的第一階屈曲載荷因子預估使結構發生屈曲所需要的臨界載荷是多大。但通常而言，線性屈曲分析得到的臨界失穩載荷大小是保守的，偏大的。
展開 案例背景
屈曲分析對于一個成功的結構設計，尤其是包含殼和梁的結構，是至關重要的。雖然線性特征值屈曲分析相對直接與簡便，但是也有其自身缺點：因為實際屈曲過程是一個非線性（大變形）過程，如果不能考慮結構非線性，分析只能得到近似結果，另外線性屈曲分析對于結構后屈曲分析無能為力。非線性屈曲分析過程較為復雜，同時可能需要多次嘗試才能得到較為可信的結果，但是由于其不存在線性屈曲分析的局限性，所以工程上傾向通過非線性屈曲來評價結構的穩定性。
實際中，工程師很難判斷結構究竟何時開始發生屈曲。從工程和科研角度看，人們在整個屈曲過程中，最感興趣的階段其實是結構將要產生大變形，但是尚未產生較大變形的階段，有時結構甚至還未產生變形，因為此時對應的載荷是結構的臨界屈曲載荷。非線性屈曲分析可以很好得在這方面提供工程意義上的指導。非線性屈曲分析通過使用以下一些方法，控制整個仿真計算的收斂性，達到用戶的工程需求：
1 非線性穩定性控制（nonlinearstabilization）
該方法可以應對屈曲分析中的局部和整體不穩定性，并且可以與其它非線性控制技術聯合使用進行仿真（弧長法除外）；
2 弧長法
該方法只能處理力載荷下的結構整體失穩。
3 將穩態分析處理成“準靜態”的動力學問題
該方法通過使用動力學效應防止計算發散，但是具體操作較為復雜。
本案例通過承受外部靜水壓力載荷的周向加強筋圓柱薄壁結構，說明如何通過仿真分析，預測結構的屈曲載荷和后屈曲狀態，同時介紹控制非線性屈曲分析中，控制計算收斂性的方法。
問題描述
圓柱薄壁的材料為2024-T3鋁合金，由五層橫截面為Z型的周向加強筋支撐，圓柱薄壁兩端由兩個厚蓋板（厚度為25mm）密封，并分別由一個L型的鉚接條加固。
展開 在有限元分析中，我們主要通過屈曲分析（Buckling Analysis）去判斷發生屈曲的臨界載荷大小。而這其中根據實際結構和要求的不同又分為線性屈曲分析（通常直接簡稱為屈曲分析）和后屈曲分析。當然，如何涉及非線性問題，后屈曲分析是必要的，不過對于后屈曲分析的實現方式也會更加麻煩一些，因為需要局部調整inp關鍵字達到目的，但只要掌握了關鍵點，依葫蘆畫瓢還是非常湊效的。
在Abaqus中對于屈曲的計算考慮則依據結構的復雜性而定，簡單的可以只考慮線性屈曲分析預估臨界載荷大小；對于較復雜的模型，則可以考慮Riks法進行后屈曲計算，從而可獲取屈曲以后的結構響應情況；但對于涉及接觸脫開等特別復雜的問題可能得借助Explicit來實現；而對于局部褶皺問題需要借助Static,Stabilize來實現。
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線性屈曲分析
線性屈曲分析用于預估臨界失穩載荷和失穩模態；所求得的屈曲特征值與所加載的載荷大小相乘就是臨界失穩載荷；當然，對完善結構的屈曲問題，線性屈曲分析也是為后屈曲分析引入缺陷（擾動）做好準備，這是非常關鍵的。
在Abaqus中進行線性屈曲分析的方法是通過Buckle進行的。
一般線性屈曲分析只需要關注第一階屈曲模態，并根據計算所得的第一階屈曲載荷因子預估使結構發生屈曲所需要的臨界載荷是多大。但通常而言線性屈曲分析得到的臨界失穩載荷大小是保守的，偏大的。為了獲取更加準確的結果，特別是復雜模型，就需要進行非線性屈曲分析（或稱為后屈曲分析）。
因此通常會在線性屈曲分析中考慮添加關鍵字作為后屈曲分析的擾動引入參數。
展開 本示例問題是使用非線性穩定的非線性屈曲和后屈曲分析。該問題使用一個承受均勻外壓力的環肋圓柱來說明如何找到非線性屈曲載荷，在屈曲后階段實現收斂，并解釋結果。
簡介
屈曲分析對于成功的結構設計和仿真至關重要，尤其是當涉及薄殼和梁等結構時。雖然線性屈曲分析相對簡單，但它受到近似值的限制，無法模擬后屈曲現象。非線性屈曲分析沒有這些局限性，因此是首選的，即使它稍微復雜一些，需要一些試錯實驗。
通過類比，在物理世界中也很難確定屈曲的開始。“從科學和工程的角度來看，當肉眼可見結構未變形時，屈曲現象的有趣階段通常發生在變形非常大之前或僅輕微變形”。為了進行非線性屈曲分析，需要特殊的非線性分析技術來克服收斂困難，通常需要進行一些試驗。
以下技術可用于解決不穩定性或屈曲問題：
• 非線性穩定
該能力處理屈曲的局部和全局不穩定性，可用于除弧長法以外的任何其他非線性技術。
• 弧長法
該方法僅處理施加力時的整體失穩或屈曲，并可以模擬載荷-位移曲線的負斜率區域
• 將靜態問題作為“慢動態”分析
該技術使用動態效果來防止發散，但可能很難使用。
本示例使用外部靜水壓力下的環形加緊圓柱來演示如何預測屈曲載荷并借助非線性穩定來模擬后屈曲現象。將數值模擬結果與參考實驗結果進行了比較。
問題描述
一個由裸露的2024-T3鋁合金制成的圓柱體內部用五個Z形環加固。它的兩端用厚鋁隔板封閉。在頂板和頂環以及底板和底環之間存在鉚接的L形截面。
圓柱承受外部壓力差。壓力導致局部屈曲現象，其特征是加強環之間的蒙皮屈曲，最終導致坍塌。對屈曲壓力、屈曲和坍塌模式、圓柱體屈曲的波數以及荷載-位移曲線進行了檢查，并與參考結果進行了比較。
展開 屈曲分析主要用于研究結構在特定載荷下的穩定性以及確定結構失穩的臨界載荷，屈曲分析包括： 線性屈曲和非線性屈曲分析。線彈性失穩分析又稱特征值屈曲分析；線性屈曲分析可以考慮固定的預載荷，也可使用慣性釋放；非線性屈曲分析包括幾何非線性失穩分析， 彈塑性失穩分析（材料非線性失穩分析）， 非線性后屈曲分析（包含幾何非線性和材料非線性）。
ABAQUS屈曲分析有三種方法：
1、直接施加極值載荷，拉出力-位移曲線，查看區區狀態。這種方式不適合對稱結構，如一塊板、或圓筒，軸向加載時分析不出屈曲效果；
2、特征值屈曲分析方法，可以評估結構的屈曲臨界值，但是只能是線性分析；
3、Riks法，這種方法可以計算最大臨界載荷和屈曲后的后屈曲響應，可查看后屈曲狀態，可以考慮材料非線性、幾何非線性及初始缺陷的影響，其中初始缺陷通過特征值屈曲模態、振型及一般節點位移來表述。
我們此次課程中采用屈曲分析方式，先計算屈曲模態，也就是先做特征值屈曲分析，此分析為線性屈曲分析，在小變形的情況下進行，得出臨界載荷（一般取一階模態的eigenvalue乘以加載的單位載荷1），且需要在inp文件中輸入如下圖字符，輸入次字符的目的是將初始缺陷的節點輸出為.fil文件；然后將1階屈曲模態做為初始缺陷引入極限載荷后屈曲分析，后屈曲分析可以定義非線性材料及幾何非線性，所以risk屈曲分析也成為非線性屈曲分析.
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
概述
材料的性能在很大程度上受其微觀結構影響。本文檔使用 Ansys 材料設計器展示四種不同類型的微觀結構及其對應的宏觀尺度材料性能：隨機單向纖維結構、體心立方顆粒結構、金剛石晶格結構和編織結構。
目標
理解微觀結構與宏觀尺度材料性能之間的關系
步驟
案例1：隨機單向纖維（木材）
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個“材料設計器”組件。檢查單位。
2.
從智能手機的熱交互、緊湊外殼內的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業設備耐候性等復雜現實場景，通過熱仿真技術，工程師能夠精準預測設計在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產品的效率、可靠性與安全性，從而在研發早期快速調整設計方案，實現產品的最佳性能表現。
Ansys應用類系列網絡研討會——熱仿真系列專題已上線，將重點介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復雜熱管理問題中的實際應用
射頻開關GSR1370S: CMOS SOI SPDT Switch 0.01 – 7.2 GHz
應用領域：WLAN 802.11a/b/g/n/ac/ax l
ISM頻段無線電設備 l
低功耗收發系統
特性： P0.1dB +32dBm typical @+3.3Vl
低插入損耗（2.5GHz頻率下0.50dB，5.8GHz頻率下0.58dB）l
高隔離度（(
概述：
本案例展示了阻尼器的諧響應分析仿真。通過對比有無粘彈性材料的兩種仿真工況，突出了粘彈性材料在阻尼減振中的作用。通過選擇合適的材料參數，粘彈性阻尼器能夠在高頻載荷范圍內有效抑制變形幅值。
目標：
1、理解諧響應分析的工作流程
2、熟悉在 Ansys Mechanical 中通過命令片段定義粘彈性材料模型
步驟：
1、打開 Ansys Workbench
成像系統是光學的歷史基石之一，在廣泛的不同技術中有著大量的應用。因此，對成像中常用的透鏡系統進行性能分析是許多光學工程師的一項基本任務。為了幫助光學工程師完成這項工作，VirtualLab Fusion提供了許多強大的工具。
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摘要
雖然現代光學的發展導致了不同組件數量的激增，但透鏡仍然在光學系統中扮演著重要的角色。由于它們的彎曲性質，大多數透鏡系統的焦點將位于曲線上，而不是透鏡后面的平面上。這導致在實際焦點位置和光束與位于透鏡后面焦距的平面的交點之間產生角度相關的偏差。然而，大多數用于成像的探測器都是平面的。這種效應被稱為“場曲”，是任何透鏡系統性能分析中需要考慮的一個重要像差。在這個用例中，我們引入一個專門的分析器來研究這種影響
摘要
鏡頭是成像系統設計的一個組成部分。因此，對任何光學工程師來說，能夠詳細分析它們的性能是至關重要的。一個眾所周知的不利影響是畸變，它導致光束的橫向位置相對于焦平面的參考位置的偏差。在這個使用案例中，我們介紹了一個工具，以球面透鏡為例，研究這種效應。
畸變定義
畸變與主光線的球面像差相對應。它被定義為光線束的橫向位置相對于焦平面的參考位置的偏差。使用掃描鏡頭的有效焦距（??'
授課時間
2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
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